Astronomia per tutti: Volume 4

Con l'arrivo del nuovo mese è uscito fresco fresco il nuovo volume del corso di astronomia multilivello e multidisciplinare "Astronomia per tutti".
Per chi non sapesse ancora di cosa sto parlando è meglio dare un'occhiata qui.

Il nuovo numero di Astronomia per tutti!

In questo volume, disponibile per Kindle (con formule ben leggibili) e in PDF ad alta risoluzione, andiamo nel vivo delle categorie di astronomia amatoriale.

Nella categoria riguardante i neofiti, utilizzeremo le nozioni teoriche apprese nei volumi precedenti per capire cosa e come osservare il cielo a occhio nudo; scopriremo ad esempio come trovare i pianeti con un semplice sguardo, facendo un po' di attenzione alla loro luce.

 Per gli appassionati della fotografia vedremo un’applicazione estremamente semplice e interessante: riprendere il vero colore delle stelle con una reflex e un modesto treppiede, quasi sempre nascosto anche alle classiche fotografie scattate con i più grandi telescopi professionali. Questo ci farà capire meglio il capitolo sull'astrofisica in cui parleremo del corpo nero e dei colori delle stelle (e non solo).

Nella categoria dedicata alla ricerca amatoriale vedremo come studiare e scoprire nuove stelle variabili (si, avete capito bene!) con il nostro piccolo telescopio e una camera digitale.

Nello spazio dell'astronautica inizieremo ad affrontare il tema affascinante dell'esplorazione della Luna, che si concluderà nel volume successivo con la cronaca delle missioni umane e qualche "intoppo" non previsto.

Come tema d'attualità, infine, sono state scelte le montagne del Sistema Solare. Certo, perché non crederete mica che solo la Terra abbia alte e appuntite vette, splendide da ammirare e scalare? Vi anticipo una cosa: le montagne terrestri potrebbero sembrare poco più che delle colline. E sono pronto a scommettere che non indovinerete mai dove si trova la vetta più alta di tutto il Sistema Solare. No, non è (più) su Marte, ma su un insospettabile outsider...outsider...

Per acquistare il volume per il lettore Kindle e tutti i dispositivi che lo supportano, cliccare qui.

Per acquistarlo in PDF ad alta risoluzione cliccare qui.

A breve sarà disponibile anche la versione cartacea.

Domande e risposte: Cosa sono i buchi neri?

Per cercare di capire cosa sono e come si formano i buchi neri, almeno quelli stellari, dobbiamo considerare brevemente le ultime fasi di vita di una stella almeno 15 volte più massiccia del Sole.

A partire dalle 8 masse solari in poi la stella cerca di rinviare la sua morte fondendo tutti gli elementi creati dai precedenti processi, fino ad arrivare al ferro.

La fusione del ferro non produce più energia, quindi la stella crolla sotto il suo stesso peso, poi rimbalza come un’immensa onda d’urto ed esplode come una supernova.

Al centro, laddove prima si trovava il nucleo di ferro, resta un oggetto estremamente caldo e molto particolare. 

Rappresentazione artistica di un buco nero.

Se la massa del nucleo è inferiore ad 3,8 masse solari, si forma una stella di neutroni, un agglomerato di materia che ha la stessa densità di un neutrone, milioni di miliardi di volte superiore a quella dell’acqua. Di fatto, quest’oggetto, dal diametro di una decina di chilometri, può essere assimilato a un gigantesco neutrone.

Se il nucleo rimanente ha una massa superiore a 3,8 masse solari, e questo si verifica orientativamente quando la massa originaria della stella era superiore a 15-20 volte quella del Sole, allora neanche la pressione dei neutroni riesce a contrastare il collasso gravitazionale, che procede fino a formare quello che è chiamato buco nero.

Il buco nero è un oggetto talmente massiccio che la forza di gravità nelle sue vicinanze è così forte da non far sfuggire neanche la radiazione elettromagnetica eventualmente emessa.

Poiché le onde elettromagnetiche sono ciò che viaggia più velocemente nell’Universo, ne consegue che dalla superficie del buco nero non può fuggire assolutamente nulla. Qualsiasi cosa vi entri non potrà più liberarsi da un abbraccio così soffocante. È per questo motivo che il buco nero appare completamente nero, quindi del tutto invisibile. 

Come fanno gli astronomi a essere allora certi della sua presenza?

Attraverso quelle che vengono chiamate misure indirette, ovvero osservando gli effetti che provocano sulla materia che senza accorgersi si avvicina troppo a questo silenzioso e invisibile predatore cosmico.

Stelle o gas che incontrano un buco nero vengono lentamente risucchiate, formando quello che si chiama disco di accrescimento. Il materiale spiraleggia velocemente verso il buco nero, ma prima di venirne inghiottito per sempre saluta l’Universo emettendo una grande quantità di radiazione elettromagnetica, principalmente raggi x, a seguito del forte riscaldamento subito. 

Appena varcata una linea immaginaria chiamata orizzonte degli eventi, di colpo sparisce completamente qualsiasi informazione e il gas resterà intrappolato per sempre in un ambiente che probabilmente non conosceremo mai.

In effetti nessuno sa e mai potrà sapere cosa c’è dentro un buco nero; se c’è materia, e in tal caso in quale stato si trova, oppure no. 

Gli scienziati considerano la superficie di un buco nero come un’area immaginaria, nella quale potrebbe non esserci affatto materia.

I confini di un buco nero sono infatti identificati da quello che si chiama orizzonte degli eventi.

Il raggio dell’orizzonte degli eventi, detto raggio di Schwarzschild, identifica le dimensioni di una sfera immaginaria all’interno della quale neanche la luce può più uscire, ma non identifica necessariamente un confine nel quale si incontra della materia. 

Alcuni scienziati, addirittura, credono che all’interno dell’orizzonte degli eventi non vi sia materia, ma uno squarcio nel tessuto spazio-temporale che potrebbe collegare due punti lontani dell’Universo.

Al di là delle speculazioni, una cosa è certa: al centro dello spazio delimitato dal buco nero c’è quella che di chiama singolarità. Tutte le grandezze fisiche in quel punto assumono valori infiniti o nulli. 

Poiché il concetto di infinito in fisica non esiste, questo significa che al centro di un buco nero non valgono più le leggi fisiche che conosciamo e che regolano il funzionamento dell’Universo.

I buchi neri non si generano solamente dal collasso di stelle di grande massa, ma anche al centro delle galassie, regioni nelle quali la grande concentrazione di materia genera buchi neri con una massa miliardi di volte superiore a quella del Sole, detti buchi neri galattici.

A quanto risulta, ogni galassia, compresa la Via Lattea, ha un buco nero molto massiccio nel centro.

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Domande e risposte: Quanto è densa una nebulosa?

Molte nebulose oscure appaiono così dense da creare dei veri e propri buchi in cielo. 

Alcune grandi nebulose a emissione, come la celebre M42 in Orione o la nebulosa Laguna nel Sagittario, con un telescopio e soprattutto in fotografia sembrano cortine impenetrabili di gas.

Anche in questo caso, l’apparenza inganna, e anche molto!

La densità del gas di ogni nebulosa è milioni di miliardi di volte inferiore alla densità dell’aria che stiamo respirando in questo momento. 

Gli oggetti più densi sono le nebulose oscure. La densità può arrivare anche a 1 milione di molecole per centimetro cubo.

Le nebulose a emissione, in conseguenza della minore quantità di gas (utilizzato per formare le stelle) e della temperatura elevata (un gas caldo si espande) hanno densità tipiche comprese tra 1000 e 10.000 atomi (non più molecole) per ogni centimetro cubo di spazio.

La densità di queste gigantesche nubi calde di gas è così bassa che se ci fossimo immersi probabilmente non noteremmo nulla, se non un debolissimo alone grigio in cielo simile alle nottate astronomiche estive afflitte da un’alta umidità.

Nessuna visione spettacolare, quindi. Il colore delle nebulose non si riesce a osservare a occhio nudo neanche se vi siamo immersi. Il problema è tutto della sensibilità dei nostri occhi. 

Ben altro discorso per le macchine fotografiche. Grazie al tempo di esposizione regolabile a piacere, le nebulose sono gli oggetti celesti più colorati in assoluto.

Domande e risposte: Perché non esistono stelle verdi?

La domanda è molto interessante e per rispondere dobbiamo necessariamente considerare un’altra variabile: l’occhio umano. 

Colore in funzione della temperatura delle stelle

Le stelle, in effetti, emettono radiazione elettromagnetica che ha un picco ad una lunghezza d’onda che dipende dalla temperatura. Una stella con un picco di emissione nel verde ha una temperatura superficiale vicina ai 6000°C, non troppo diversa da quella della superficie solare. 

Tuttavia, il Sole non ci appare affatto verde e per quanto possiamo cercare nessun astro della giusta temperatura mostrerà questo tipo di tonalità.

La risposta in questo caso è da ricercare nel comportamento dell’occhio umano.

La sensibilità del nostro apparato visivo non è la stessa per tutti i colori. Per una curiosa coincidenza, la luce emessa da una stella con picco di emissione nel verde si sovrappone alla curva di sensibilità del nostro occhio che ce la fa apparire completamente bianca.

Quindi la risposta è: esistono stelle la cui emissione di corpo nero ha un massimo nel verde, ma il nostro occhio le percepisce bianche, e lo stesso accade a tutti i sensori di ripresa calibrati secondo la risposta ai colori del nostro occhio (ad esempio le comuni fotocamere digitali).

L’influenza della risposta dell’occhio umano nella percezione dei colori è più forte e profonda di quanto si possa pensare.

Le normali lampadine a incandescenza, ad esempio, si trovano ad una temperatura di circa 3000°C ed emettono quindi radiazione di corpo nero il cui massimo cade nel rosso. Tuttavia, se le osserviamo ci sembrano emettere una luce tendente al giallo, quasi bianca. Questo è dovuto al fatto che l’occhio umano mostra maggiore sensibilità nel giallo e nel verde e meno nel rosso. Di conseguenza, anche se la lampadina emette più luce nel rosso, è la sensibilità dell’occhio umano a regolare la nostra percezione del colore e a farcela sembrare di tonalità giallastra. 

Queste vicende ci forniscono anche un ottimo insegnamento sul come affrontare i temi dell’astronomia e della scienza: l’occhio non è lo strumento più adatto a mostrarci la realtà per come è veramente!

Terza edizione del libro: Primo incontro con il cielo stellato

Primo incontro con il cielo stellato, terza edizione disponibile su Amazon! 

Grazie al prezioso aiuto di un amico, Salvatore Damato, che mi ha dato preziosi consigli e mi ha segnalato tutti gli errori, ho rimesso mano al libro "Primo incontro con il cielo stellato, edizione estesa", inserendo anche qualche nuovo paragrafo e trasformandolo nella terza (e definitiva) edizione. Ne ho approfittato anche per cambiare piattaforma: da Lulu ad Amazon, riuscendo ad abbassare il prezzo e azzererare o quasi le spese di spedizione.

Terza edizione del libro

Di cosa parla il libro "Primo incontro con il cielo stellato", terza edizione (estesa)?

E' semplicemente il manuale per l'osservazione del cielo più completo in lingua italiana. Una guida semplice e dettagliata, scritta da un astrofilo per gli astrofili, su come iniziare a orientarsi e osservare le meraviglie del cielo stellato. Gli 8 capitoli affrontano passo passo il percorso necessario per diventare astronomi dilettanti: dall'osservazione a occhio nudo a quella binoculare, concludendosi con la scelta del primo telescopio e preziosi consigli su come osservare gli oggetti celesti. L'ultimo capitolo comprende mappe e gli oggetti da osservare delle 58 costellazioni visibili dai cieli italiani. L'astronomia non è mai stata così semplice e divertente!

E' un manuale completo che vi durerà una vita e potrà rappresentare un valido punto di riferimento per risolvere dubbi o incertezze anche dopo che avrete familiarizzato con il cielo.

Grazie all'autopubblicazione è stato possibile non limitare il numero di pagine e mantenere basso il prezzo: non esistono libri di astronomia di 560 pagine venduti a meno di 19 euro!

Dove lo potrete acquistare? La copia cartacea si trova qui su Amazon!

Buona lettura!

Domande e risposte: Cosa sono le supernovae?

Le supernovae sono probabilmente gli eventi più violenti ed energetici dell’Universo e per ora anche i più imprevedibili.

Quando una stella almeno 8 volte più massiccia del Sole brucia velocemente tutto il combustibile nel nucleo, la sua esistenza si accinge a terminare in modo spettacolare. 

Per gran parte della propria vita, come tutti gli astri, brucia idrogeno trasformandolo in elio. Quando l’idrogeno finisce la stella si espande, il nucleo si contrae e raggiunge una temperatura ancora più elevata, attorno ai 100 milioni di gradi, sufficiente a rimpiazzare l’idrogeno con l’elio.

La fusione dell’elio produce carbonio e ossigeno, ma genera meno energia, per cui la stella è costretta a bruciare molto più carburante

Ben presto termina anche l’elio. Il nucleo si contrae di nuovo e l’aumento di temperatura riesce a fondere anche carbonio e ossigeno, generando elementi ancora più pesanti, ma producendo sempre meno energia.

La stella cerca in tutti i modi di evitare un destino inevitabile, utilizzando come carburante tutti gli elementi che sono stati prodotti dalle reazioni nucleari precedenti.

Ma ad un certo punto le leggi della Natura dicono basta.

Arrivati al ferro i processi di fusione non producono più energia, anzi, la richiedono dall’esterno. La stella, quindi, non può fare nient’altro per evitare che il nucleo, composto quasi esclusivamente di questo metallo, collassi su se stesso senza il contrasto dell’energia liberata dalla fusione nucleare.

La contrazione è estremamente violenta e rapida, al punto che l’intera struttura rimbalza su se stessa scatenando una violentissima serie di reazioni nucleari che interessano anche gli strati esterni. 

L’astro esplode letteralmente con una potenza inaudita, generando la supernova.

La struttura stellare si disintegra.

I pezzi di stella vengono proiettati nello spazio a decine di migliaia di chilometri al secondo.

L’esplosione rilascia una quantità di energia pari a centinaia di miliardi di volte quella del Sole, risultando visibile anche a distanza di centinaia di milioni di anni luce.

Le supernovae sono eventi estremamente rari in una galassia. Nella Via Lattea gli scienziati stimano un’esplosione del genere ogni 50-100 anni.

Grazie all’elevato numero di galassie osservabili nel cielo, assistere a un’esplosione di una supernova extragalattica non è poi così raro. Ogni anno sono infatti diverse decine gli eventi di questo tipo che vengono scoperti, non di rado dai telescopi degli astronomi dilettanti. 

L’energia rilasciata da una supernova è così grande che è stato calcolato che se ne esplodesse una in un raggio di 100-150 anni luce le radiazioni gamma emesse potrebbero cancellare in un colpo gran parte della vita sulla Terra, compreesi noi esseri umani.

Fortunatamente non si conoscono stelle abbastanza massicce nelle vicinanze del Sole che potrebbero provocare un disastro di tale portata.

Nel passato della Terra, tuttavia, gli scienziati pensano di aver individuato almeno un evento di estinzione di massa legato all’esplosione di una supernova vicina. Circa 450 milioni di anni fa scomparve l’85% di tutte le specie viventi, probabilmente a causa dei raggi gamma provenienti da una supernova vicina.

La supernova del 1054 ha formato la Crab nebula

Negli antichi documenti storici sono diverse le supernovae galattiche osservate, anche in pieno giorno.

Famoso è il caso della stella che nel 1054 si rese visibile per alcune settimane, brillante quasi come la Luna piena vista ad occhio nudo. Quella supernova, a distanza di quasi 1000 anni, ha generato una delle nebulose più belle e brillanti: la nebulosa del granchio, nella costellazione del Toro.

Per assistere all’esplosione di una stella nella nostra galassia, che sia effettivamente visibile, bisogna avere un po’ di fortuna. 

Attualmente sono due le candidate ideali: Antares, la stella più brillante della costellazione dello Scorpione e Betelgeuse, astro rosso di Orione. Secondo gli astronomi, entrambe sono molto prossime alla fine spettacolare e violenta della loro vita, ma anche in questo caso, il termine “molto prossimo” identifica un momento casuale da qui a diverse centinaia di migliaia di anni. Meglio, quindi, non passare la propria vita sperando di assistere alla loro esplosione; tanto se dovesse succedere ce ne accorgeremmo perché diventerebbero decine di volte più brillanti di Venere e perfettamente visibili anche di giorno, almeno per uno o due mesi.

Poi, lentamente la luce si affievolirà e nel corso di qualche mese quell’angolo di cielo che per milioni di anni è stato abitato da un astro brillante, risulterà improvvisamente orfano per sempre di una delle gemme più belle.

Astronomia per tutti: volume 3

Il nostro corso di astronomia multidisciplinare e multilivello continua a vele spiegate verso una migliore comprensione dell’Universo intorno a noi.

In questo volume nella categoria neofiti cominciamo a capire come poterci orientare nel cielo scuro, in mezzo a un tappeto di stelle che sembrano a prima vista tutte uguali.
Nello spazio riservato alla fotografia astronomica impareremo come utilizzare le nostre fotocamere da quattro soldi per ottenere discrete immagini di alcuni oggetti celesti.
Nella sezione dedicata alla ricerca astronomica parleremo di un metodo di indagine potentissimo: la fotometria. Getteremo in questo modo le basi per affrontare le nostre prime sessioni di ricerca astronomica alla scoperta di stelle variabili e oggetti peculiari.
La parte dedicata all’astrofisica esordisce con un grafico fondamentale nel comprendere il funzionamento di tutte le stelle dell’Universo: il diagramma HR.
Dopo esserci spinti lontano nello spazio torneremo in prossimità della Terra per ammirare le stazioni spaziali. Nate dalle ceneri dei gloriosi programmi lunari Sovietici e Americani, sono un esempio di come l’uomo, a fronte di immensi sforzi, stia riuscendo a mettere timidamente piede fuori dalla grande porta di casa.
Concluderemo il volume cercando la pioggia su pianeti e satelliti, e magari capire che tipo di ombrelli dovremmo portarci dietro nel caso in cui un giorno decidessimo di esplorare questi mondi completamente fuori dal comune.
C’è qualche film che è riuscito a immaginare temporali di metano e piogge di piombo fuso? Probabilmente no; ma spesso la realtà è più insolita e sorprendente della più fervida immaginazione…

Per acquistare il volume: qui si trova la versione per ebook kindle e qui quella in PDF con immagini in alta risoluzione