L’Universo visto da noi

Siete pronti per uno splendido viaggio nell’Universo?

Ebbene, partite con noi!

Osservando il cielo in estate, si può vedere una striscia biancastra che attraversa tutto il cielo.Gli antichi greci la chiamarono Via Lattea,  perché pensavano che fosse il latte versato dalla dea Giunone mentre allattava Ercole.

I primi cristiani ritenevano, invece, che fosse il sentiero che portava in Cielo le anime dei defunti.

Galileo nel 1610 puntò il suo telescopio sulla Via Lattea: il chiarore  era formato da milioni di stelline la cui luce era molto debole, perché erano molto lontane!

La Via Lattea non è altro che la parte visibile dalla Terra di un immenso agglomerato di stelle, circa 100 miliardi, dalla forma di disco avente un diametro di circa 100.000 a.l. (anni luce)

Noi che ci siamo dentro non possiamo vederla completamente, ma gli studi fatti  utilizzando anche i radio-telescopi ci dicono che ha la  forma di un disco appiattito con un nucleo sferico,  al centro, dal quale si dipartono dei bracci di spirali che si srotolano attorno ad esso.

La via Lattea

Tutto il sistema ruota attorno al centro con velocità differenziata, più veloce vicino al centro, più lento verso l’esterno.

Il nostro Sole che si trova a 30.000 a.l. dal centro si sposta alla velocità di 220 km/s e percorre un’intera orbita in circa 250 milioni di anni.

La via Lattea

In base alla quantità di materia visibile nella nostra Galassia i calcoli dicono che il Sole dovrebbe muoversi più lentamente per cui si è convinti che nella Galassia, oltre alla materia visibile, vi sia anche una notevole quantità di Materia Oscura che contribuisce ad accelerarne la rotazione.

Una piccola parte di questa Materia Oscura sarebbe fornita da stelle spente, pianeti non visibili ecc., ma la stragrande maggioranza sarebbe “oscura”, cioè non nota; si ipotizza la presenza di particelle ’esotiche’ nate durante il Big Bang e si ipotizza anche una piccola massa per il neutrino.

Questa è la galassia di Andromeda : si trova a 2,2 milioni di a.l. di distanza da noi ed è molto simile alla nostra.

Andromeda

Anch’ essa ha delle spirali ed anch’ essa ha delle piccole galassie satelliti.

E’ stato fotografando questa galassia che l’astronomo Baade nel 1944, approfittando dell’oscuramento di Los Angeles a causa della guerra, riuscì a spingere al massimo il potere del telescopio e scoprire che esistono due tipi di stelle : quelle giovani di colore bluastro perché molto calde e che si trovano nelle spirali della galassia e quelle vecchie, rossicce, che si trovano nel nucleo della galassia.

Le galassie a spirale sono ricche di nebulose e quindi sono in grado di produrre nuove stelle.

Le galassie che hanno nebulose sono formate sia da stelle vecchie che da stelle giovani.

Il nostro Sole, 5 miliardi di anni, è considerato una stella giovane di età intermedia.

La Galassia  non è formata solo da stelle.

Osservandola bene, anche con un binocolo, si possono vedere nubi luminose di gas e polveri e anche nubi oscure che nascondono le stelle retrostanti.

Molte di queste nubi sono luminose perché al loro interno vi sono stelle molto calde che le riscaldano e le fanno diventare luminose.

Questa è la grande Nebulosa di Orione, lontana 1500 a.l.

La nebulosa di Orione

Sono tante e di svariate forme.

Spesso ad esse sono stati assegnati dei nomi che ricordano la loro forma.

La nebulosa del Pellicano

La nebulosa dell’Aquila

Nebulosa Testa di cavallo

Osservando bene queste nebulose si può notare che al loro interno vi sono delle macchie scure: sono delle condensazioni di gas chiamate Globuli di Bock dal nome del primo astronomo che le individuò.

Globuli di Bock

Si tratta dei bozzoli all’interno dei quali si stanno formando le stelle.

Il meccanismo è il seguente:

Una nube comincia a collassare su se stessa sotto una spinta esterna (ad esempio l’esplosione di una stella, l’onda d’urto prodotta da una spirale che ruota attorno al centro della Galassia, ecc.).

In seguito, raggiunti determinati parametri di densità, la nube continua a collassare in modo spontaneo.

Restringendosi si spezza in tante parti che iniziano a ruotare sempre più velocemente (legge di Conservazione del Momento Angolare).

Tutti i gas che si restringono si riscaldano.

Quando al centro della nube, ormai molto compressa, la temperatura raggiunge circa 8 milioni di gradi, la stella si accende ( nel suo nucleo hanno inizio le reazioni nucleari).

E’ nata una stella

Poiché ogni singola nube si fraziona in tanti pezzi, le stelle non nascono mai sole, ma a gruppi chiamati Ammassi.

Quando  la temperatura all’interno della protostella raggiunge i 7/8 milioni di gradi avviene un cambiamento improvviso : nella parte più centrale, nel nucleo,  dove il calore è più intenso, hanno inizio le reazioni nucleari.

E’ nata una stella.

Le nebulose primordiali ( quelle uscite dal Big Bang) sono costituite quasi esclusivamente da atomi di Idrogeno (90%) e da atomi di Elio (10%).

Oggi molte nebulose hanno una composizione diversa perché nei 14 miliardi di anni trascorsi dal Big Bang i loro gas sono stati arricchiti dagli elementi prodotti dalle stelle durante la loro evoluzione.

Sono queste esplosioni ad arricchire lo spazio circostante di elementi pesanti.

Il fatto stesso che nel Sistema solare ci sia ferro, oro, uranio significa che la nebulosa che ha originato il sistema solare era stata arricchita in precedenza da materiale prodotto da una Supernova, e forse anche più di una volta.

Non tutta la materia del globulo finisce al centro per formare la stella : una piccola parte si dispone  in un disco che circonda la stella.

Questo perché la nube che si restringe assume un movimento rotatorio e per una legge fisica, detta di Conservazione del Momento Angolare, più la nube si restringe e più aumenta la velocità di rotazione.

Questa velocità di rotazione fa si che non tutta la materia finisca nella stella ma che una  parte vada a formare il disco.

Nel caso del nostro Sole circa il 98%  del globulo è andato a formare il Sole ed il 2% il disco.

IL disco

Anche nel disco vi sono zone a diversa densità e quindi anche qui la forza di gravità inizia ad operare.

Succede così che vengono a formarsi delle condensazioni chiamate Planetesimi dalle dimensioni via via sempre più grandi fino ad arrivare a formare dei corpi rocciosi dalle dimensioni che possono arrivare anche ad un chilometro di diametro.

Formazione dei planetesimi

La loro forma è irregolare.

A seguito dei continui urti la materia continua ad aggregarsi fino a formare corpi sempre più grandi.

Il calore che viene a formarsi all’interno di questi corpi a seguito della pressione sempre più grande che viene ad esercitarsi sugli strati più interni fa si che tutto fonda rimodellando il tutto in una forma sferica.

I corpi minori che si formano sono moltissimi per cui gli scontri con i corpi più grandi, i futuri pianeti,  sono frequenti : questi  subiscono un continuo bombardamento che contribuisce a modificare la loro superficie e ad aumentare la loro massa.

 IL bombardamento

Il bombardamento è continuato fino a circa 3 miliardi di anni fa

Oggi il Sistema Solare ha raggiunto una certa stabilità.

 

I pianeti si sono formati

Lo spazio è quasi ripulito da tutti quei corpi che si erano formati in prossimità del Sole e dei pianeti per cui il bombardamento sistematico da parte dei meteoriti di una certa grandezza è quasi cessato.

Quasi,  perché la probabilità che qualcuno possa ancora cadere esiste.

Questa è la teoria oggi accettata dalla stragrande maggioranza degli astronomi, proposta alla fine del 1700 dal filosofo Kant per quanto riguarda l’idea della nube e sviluppata  in seguito da Laplace.

Il  Sistema Solare e costituito dal Sole e da tutti quei corpi celesti, grandi e piccoli,  che sono costretti, dalla forza di gravità del Sole, ad orbitargli attorno.

Il sistema solare

Il sole

Prima di passare in rassegna questi corpi vediamo quale è la teoria che, oggi, è ritenuta la più valida per spiegare la nascita del  Sole e del sistema solare.

Diciamo subito che il Sole è una stella: una stella particolare per noi perché è la nostra stelle, quella attorno alla quale noi orbitiamo.

Inizieremo il nostro viaggio dal Sole, la nostra stella, quella attorno alla quale orbita la Terra con tutti gli altri pianeti del sistema solare.

Si tratta di una normalissima stella di colore giallo e di Sequenza Principale.

Sequenza Principale significa che sta attraversando il periodo più lungo e più tranquillo della sua esistenza trasformando nel suo interno l’Idrogeno in Elio.

La sua classificazione è la seguente : G2V

G2 significa che è una stella gialla chiara

V  , numero romano,  significa che è una stella di Sequenza Principale.

Una volta si usava dire che era una stella Nana gialla; poiché questa parola creava confusione con le vere stelle nane oggi si preferisce dire stella di Sequenza Principale.

La superficie del Sole sembra tranquilla: invece  dall’interno del Sole salgono colonne di gas caldo in continuazione tanto che la superficie sembra ribollire.

Spesso, poi, è sconquassata da enormi esplosioni.

Per osservare il Sole occorrono appositi filtri; mai osservare il Sole a occhio nudo, men che meno utilizzando binocoli ecc. : c’è il rischio di cecità immediata.

Gli unici momenti in cui è possibile osservare il Sole ad occhio nudo sono al tramonto, allora è l’atmosfera a fare da filtro, oppure nelle giornate di nebbia quando il disco del Sole appare molto indebolito.

Spesso è possibile osservare delle macchie sul Sole e quando sono molto grandi si possono vedere anche senza l’aiuto di strumenti ottici.

Le macchie solari

Furono osservate dagli antici cinesi mentre in Europa non se ne fa menzione fino al 1610 forse perché imperava il credo di Aristotele il quale aveva affermato che i cieli erano immutabili e incorruttibili.

Con l’avvento del telescopio le cose cambiarono: Galileo fu il primo ad intuire che si trattava di macchie sul Sole e non di pianeti solari per cui fu in grado di misurare il periodo di rotazione del Sole.

La riscoperta delle macchie dimostrò ancora una volta che i corpi celesti potevano subire delle modifiche.

Oggi si sa che si tratta di zone altamente magnetizzate che hanno una temperatura di circa 1000 gradi inferiore rispetto le zone circostanti e per contrasto le vediamo scure.

Le macchie più grandi possono avere un periodo di vita anche di un paio di mesi.

Si presentano sul Sole a cicli di 11 anni.

Dapprima si presentano in piccolo numero ad alte latitudini poi il loro numero aumenta e compaiono sempre più vicine all’equatore solare; dopo 11 anni scompaiono ed inizia un altro ciclo a poli magnetici invertiti.

Da questo punto di vista il ciclo solare è quindi di 22 anni.

I pianeti che si sono formati attorno al Sole sono di due tipi : vicino al Sole si sono formati 4 pianeti rocciosi di piccole dimensioni : Mercurio,Venere, Terra e Marte.

I pianeti rocciosi

Quando il Sole si è acceso ha iniziato ad emettere un fortissimo vento solare, un vento fatto di elettroni, protoni e neutroni.

Queste piccolissime particelle hanno esercitato una forte pressione, chiamata Pressione dei Radiazione, verso lo spazio circostante.

La pressione era talmente forte che tutte le particelle residue della formazione dei 4 pianeti sono state allontanate verso l’esterno del sistema solare.

Vicino al Sole sono rimasti solo i 4 pianeti rocciosi.

Non hanno potuto formarsi neanche i satelliti; la Luna ed i due satelliti di Marte sono delle eccezioni.

Mercurio

Venere

Terra

Marte

Il vento solare soffia ancora anche oggi ma con molta minore intensità. Lontano dal Sole, dove il vento solare era molto più debole, i pianeti hanno invece potuto raccogliere attorno ai loro nuclei rocciosi tutti i gas residui formando dei globi enormi ed a formare, attorno ad essi, un grande corteo di satelliti.

Quando Galileo puntò per la prima volta il Telescopio su Giove notò delle bande colorate scure ed un grande vortice che fu chiamato Grande Macchia Rossa.

Questo enorme vortice esiste ancora oggi e non si sa che cosa sia a provocarlo.

Di Giove si vede solo l’atmosfera : la sua composizione è simile a quella del Sole, la  maggior parte è Idrogeno.

Si ritiene che questo idrogeno, negli strati più interni sia allo stato liquido e più sotto ancora possa essere metallico, strutturato cioè come nei metalli.

Nel nucleo dovrebbe esserci un corpo roccioso. Saturno si trova ad una distanza media dal Sole di 1.420.000 km.

Saturno è il pianeta degli anelli; anche gli altri pianeti gassosi hanno degli anelli, ma questi sono molto deboli e non visibili da Terra.

Gli anelli di Saturno sono invece molto visibili, tranne che quando si presentano di profilo perché sono molto sottili, circa 200 m, e quindi difficili da vedere.

Galileo fu sfortunato quando puntò il suo telescopio su Saturno: gli anelli si presentavano quasi di profilo per cui non riuscì a capire che si trattava di anelli.

Comunque vide qualcosa sui due lati di Saturno e scrisse che Saturno era un pianeta “trigemino” .

Urano è il terzo pianeta gassoso; a differenza di tutti i pianeti visti finora, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno che erano noti agli antichi perché visibili a occhio nudo, Urano era sconosciuto perché si trova poco oltre la soglia di visibilità.

L’ultimo pianeta in ordine di distanza dal Sole è Nettuno, che si trova a 4,5 miliardi di km.

Nettuno non è stato scoperto da un astronomo ma da un matematico.

Di Nettuno si conosce poco, perché è stato fotografato una volta sola dalla sonda Voyager.

Appare di colore azzurro con una grande macchia blu.

Questa è una parte del viaggio nell’universo da noi compiuto durante una lezione di Geografia; per realizzare questa attività è stato utilizzato materiale del Gruppo astrofili di Piacenza.

La classe terza C