I buchi neri sono tra gli oggetti più affascinanti del cosmo governati da una mostruosa forza di gravità. Da questa deriva appunto la definizione di buco nero, un corpo celeste sulla cui superficie un oggetto dovrebbe superare la velocità della luce per riuscire a liberarsi dal buco nero, ovvero un corpo celeste che non lascia sfuggire nemmeno la luce dalla sua superficie. Anche la Terra come qualsiasi corpo potrebbe trasformarsi in buco nero se compressa a sufficienza. Per ogni buco nero si può definire il cosiddetto orizzonte degli eventi che rappresenta una distanza minima a cui è teoricamente possibile avvicinarsi al buco nero senza essere sicuramente inghiottiti, infatti qualsiasi cosa si trovi al di la dell'orizzonte degli eventi non potrà più uscirne e stabilire alcun legame (ad esempio comunicazioni) con qualcosa dall'altra parte. Un buco nero ha anche la proprietà di deviare i raggi luminosi che passano nelle vicinanze del suo orizzonte degli eventi, perciò guardando verso un ipotetico buco nero vedremmo tutto l'universo rimpicciolito, compresi noi specchiati dentro. In un ipotetico viaggio verso un buco nero, è curioso sapere che un'illusione ottica ci darebbe l'impressione di essere stati inghiottiti dal nero assoluto già a una distanza pari a 1.5 volte quella dell'orizzonte degli eventi, ovvero anche se intorno a noi vedremmo buio assoluto e lontanissimo dietro di noi una sorta di oblò contenente l'immagine di tutto l'universo, avremmo ancora la possibilità di uscire nell'universo conosciuto. I buchi neri sono delle vere e proprie macchine del tempo, infatti a una distanza così ridotta dal buco nero la relatività di Einstein prevede che il tempo scorra molto più lentamente, perciò riuscendo ad uscire ci ritroveremmo proiettati nel futuro. Un tale viaggio però per gli esseri umani è molto improbabile perchè moriremmo ben prima di avvicinarci al buco nero a causa della sua forza di gravità che stirerebbe il nostro corpo. Al giorno d'oggi si pensa che al centro di ogni galassia, compresa la nostra, ci sia un buco nero e questo sarebbe anche la causa del meccanismo dei Quasar, galassie attive lontanissime che irradiano una tale potenza da incenerirci in pochi istanti se fossero alla distanza delle nostre comuni stelle.

Come funziona la forza di gravità

Simulazione di un viaggio in un buco nero

Alcuni fenomeni galattici riconducibili a buchi neri

il buco nero della nostra galassia

La luna è il nostro unico satellite naturale e l’oggetto astronomico che da sempre ha sicuramente più affascinato l’uomo. Ha un diametro circa 4 volte più piccolo di quello del nostro pianeta e una massa un centinaio di volte più piccola, perciò sulla sua superficie la forza di gravità è minore e peseremmo circa 6 volte di meno che sulla Terra. Purtroppo la più grande differenza con il nostro pianeta è l’assenza di atmosfera che rende impossibile la nostra vita senza respiratore e pressurizzazione. L’anno lunare e il giorno lunare, ovvero i periodi che la Luna impiega a girare attorno a noi e a ruotare attorno al proprio asse, sono coincidenti a causa delle forze mareali (circa 27 giorni) e perciò la Luna ci mostra sempre la stessa faccia, che può essere più o meno illuminata a seconda della fase lunare ovvero dell’angolo tra Sole, Terra e Luna. Quando la Luna nel suo giro attorno a noi è rivolta verso il Sole abbiamo una situazione di Luna Nuova ovvero la faccia lunare è tutta in ombra, in questa condizione se l’allineamento tra Sole Luna e Terra è perfetto possiamo avere un’eclisse di Sole, ovvero il disco lunare in prospettiva si sovrappone perfettamente a quello solare. Nella situazione opposta, la luna è nella fase di Luna Piena, ovvero quando si trova nella sua orbita dalla parte opposta del sole, durante questo periodo possiamo ammirare per tutta la notte la luna che ci mostra la sua faccia tutta illuminata. In questo caso se l’allineamento è perfetto, otteniamo un’eclisse di Luna, ovvero vediamo la Luna oscurarsi per il suo ingresso nell’ombra terrestre. La Luna ha un’influenza non indifferente sul nostro pianeta, basta pensare alle maree che sono causate appunto dalla sua presenza: oltre al moto delle acque, le maree a lungo andare provocano un allontanamento della Luna e un allungamento del giorno terrestre, comunque impercettibile nei tempi tipici della vita umana. La Luna è l’unico corpo celeste a parte la Terra su cui l’uomo abbia posato il piede.

La Luna a confronto con altri corpi

Foto di un'eclisse di Sole

Foto da Mairago di un'eclisse di Luna

I punti di atterraggio degli Apollo

Nel nostro sistema solare esistono oltre ai pianeti numerosi altri corpi più piccoli che orbitano attorno al Sole, alcuni nelle vicinanze di Plutone altri molto più lontani. Questi corpi in genere hanno un diametro dell'ordine della decina di chilometri e sono per la maggior parte fatti da ghiaccio. Quando uno di questi corpi, per svariate cause, varia la sua orbita spingendosi nelle zone più interne del sistema solare diventa una cometa. Questi oggetti quindi quando sono lontani da noi e dal Sole sono in uno stato di quiete e praticamente invisibili anche ai telescopi, ma avvicinandosi la radiazione del sole sempre maggiore scalda il ghiaccio fino a trasformarlo in un inviluppo di gas che va a circondare il corpo. Questo gas può espandersi fino a milioni di chilmetri dal corpo centrale e riflettendo la luce del Sole rende visibile la cometa. Il vento solare poi spazza via progressivamente questo materiale andando a formare le code che rendono molto famosi questi corpi celesti. In genere nelle comete si contano due code, una di gas che brilla di luce propria, una di polveri che riflette la luce solare, spesso il contrasto di colore tra queste due code rende ancora più bella la visione. Le comete sono oggetti molto imprevedibili, infatti mentre con poche osservazioni si può calcolare la traiettoria dell'astro e prevedere la sua posizione nel futuro, non è possibile dire molto sul suo aspetto perchè non si conosce mai la composizione esatta del nucleo. Non sono rari casi di comete che da invisibili ai telescopi diventano in poche ore visibili ad occhio nudo, oppure comete disintegrate per passaggi troppo vicini al Sole. Questi aspetti rendono ancora più affascinante lo studio delle comete, in cui il contributo dell'astronomia amatoriale è molto importante. Diverse missioni spaziali hanno avuto come obiettivi le comete, infatti si ritiene che possano essere state loro a portare la vita sul nostro pianeta. Attualmente la sonda Rosetta sta viaggiando verso la cometa 67p che raggiungerà nel 2014 e su cui atterrerà.

Un esempio di orbita di una cometa

Cometa West del 1976

Immagini dalla sonda SOHO

Foto da Mairago dell'ultima grande cometa, Holmes

Marte è il quarto pianeta del sistema solare e quello con caratteristiche più simili alla nostra Terra. Le sue temperature possono variare in media tra i -140°C e i 20°C, il giorno dura circa 24 ore e 37 minuti, c'è un'alternanza delle stagioni, ma cosa ancora più importante c'è acqua. Questa la troviamo sotto forma solida nel ghiaccio delle calotte polari marziane o nel sottosuolo a formare il permafrost e sotto forma di vapore acqueo nella tenue atmosfera. Lo stato liquido non si trova facilmente a causa della bassa pressione atmosferica, ma la geologia del pianeta ci suggerisce che in tempi antichissimi Marte fosse ricoperto da grandi quantità di acqua liquida, come il nostro pianeta al giorno d'oggi. I motivi per cui Marte abbia perso la sua acqua e gran parte della sua atmosfera sono ancora un mistero, si ipotizza che la bassa gravità di Marte rispetto alla nostra non sia riuscita a tenere ancorato al pianeta il gas atmosferico e che quindi questo si sia perso nello spazio aperto creando un'interruzione del ciclo dell'acqua. Numerosi sono i misteri che riguardano il famoso pianeta rosso, si dai tempi dell'astronomo Schiaparelli che nel 1800 osservando Marte disse di vedere una fitta rete di canali alimentando ipotesi di vita intelligente. Con la tecnologia dei telescopi dell'epoca, sarebbe stato impossibile osservare veramente delle strutture superficiali marziane e il caso dei canali di Schiaparelli venne archiviato pensando a un'illusione ottica, curiosamente però cent'anni più tardi le prime sonde inviate verso Marte riprendevano proprio ciò che Schiaparelli aveva previsto. Proprio dall'esplorazione spaziale, fecero scalpore i risultati scientifici prodotti dai laboratori in loco delle sonde Viking I e Viking II che sembravano rivelare tracce di vita. Anche un meteorite ritrovato in Antartide nel 1984 e proveniente da Marte sembra recare tracce di organismi viventi. In tempi più recenti le sonde Spirit e Opportunity hanno scoperto prove della presenza di grandi quantità di acqua liquida in tempi molto antichi e dalla grande mole di fotografie prodotte dalle varie missioni sul pianeta sono nati molti altri pseudo misteri derivati da giochi di luci e ombre, come quello della sfinge, del coniglio o della ragazza marziana che prende il sole davanti all'obiettivo della fotocamera.

Uno dei canyon di Marte

Il suolo maziano fotografato da Spirit

Il meteorite marziano ritrovato in Antardite

La famosa sfinge ripresa in alta risoluzione

Le particelle fondamentali della materia hanno avuto origine circa 14 miliardi di anni fa dal Big Bang. Qualche centinaio di milioni di anni dopo la grande esplosione l’universo aveva un aspetto disomogeneo con grumi di materia da cui ebbero origine le prime grosse stelle, queste esplodendo sparsero nell’universo nuovi elementi prodotti nei loro nuclei, ossigeno e carbonio, più complessi rispetto all’idrogeno e all’elio già esistenti, arricchendolo. Miliardi di anni più tardi si formarono le galassie e circa 4.5 miliardi di anni fa all’interno della Via Lattea dal collasso di una nube protoplanetaria si formò il nostro sistema solare. In quell’antica nube di gas c’erano evidentemente tutti quegli elementi indispensabili per la vita e che hanno reso possibile la sua nascita e il suo sviluppo, questo grazie alle generazioni successive di stelle che hanno arricchito sempre di più l’universo di elementi nuovi. In particolare ritroviamo l’adenina, una delle quattro basi azotate dei nucleotidi del DNA, la formaldeide e gli elementi che formano il ribosio, uno zucchero fondamentale per la vita. La formaldeide e l’acido cianidrico (alla base dell’adenina) sono stati ritrovati anche al giorno d’oggi nelle chiome delle comete. L’adenina inoltre va a formare la molecola ATP (adenosintrifosfato) fondamentale per la respirazione e il metabolismo cellulare in quello che viene chiamato ciclo di Krebs. Tutte queste molecole organiche le ritroviamo diluite negli oceani primordiali terrestri dopo il raffreddamento della crosta, in una condizione atmosferica ideale per l’aggregazione e la formazione di lunghe catene di molecole quindi la nascita delle prime cellule procariote e batteri, adattati a vivere in condizioni estreme. I processi di fotosintesi di questi primi esseri viventi produssero l’ossigeno molecolare che obbligò la vita ad evolversi da procariota a eucariota, con la comparsa della respirazione cellulare. Da qui l’evoluzione è stata continua, con la formazione di organismi pluricellulari mano a mano sempre più complessi, come pesci, poi anfibi che si adattarono alla terra ferma, i rettili, i dinosauri e via via fino ad arrivare all’essere umano. La nostra storia, la storia della vita, non si è ancora fermata, l’evoluzione continua anche se noi non ce ne rendiamo conto. Sicuramente il nostro pianeta Terra non è l'unico che ospita la vita, sicuramente in qualche angolo dell'universo è successo qualcosa di simile alla nostra storia, per questo la scienza è alla continua ricerca di altri pianeti simili al nostro. Un giorno potremmo finalmente scoprire di non essere soli in questo Universo infinito.

Esplosione stellare, formazione di nuovi elementi

Nube molecolare come la nostra nube protoplanetaria

Organismo unicellulare flagellato in moto

Uomini primitivi

Saturno è il sesto pianeta del sistema solare, il secondo in ordine di grandezza essendo un gigante gassoso. Da qualche anno la sonda Cassini sta orbitando attorno al pianeta per studiarlo, con particolare attenzione rivolta ai suoi famosi anelli e alle sue lune. Gli anelli di Saturno sono formati da un gran numero di frammenti di ghiaccio e polvere, tutti orbitanti attorno al pianeta, che visti da lontano sembrano una struttura compatta. Pur estendendosi per diverse centinaia di migliaia di chilometri, mantengono uno spessore di circa 3 chilometri. Osservando le immagini della sonda si nota come spesso gli anelli sembrino interrompersi con cerchi scuri, queste zone sono punti di bassa densità di materiale e non sono messi a caso, spesso infatti sono associati a passaggi di lune di Saturno. Le interazioni di tipo gravitazionale tra le lune più vicine e il materiale degli anelli è una cosa molto affascinante che ha riscontri ben visibili a occhio, a volte non del tutto ancora spiegati. In tutto di Saturno si conoscono ad oggi 60 lune, tra queste la Cassini ne ha visitate molte mandandoci a terra delle sensazionali immagini, nel complesso possiamo dire che le lune di Saturno sono per la maggior parte corpi di roccia e ghiaccio con forme alle volte bizzarre, spicca tra queste Encelado su cui Cassini ha scoperto dei geyser di ghiaccio e vapore acqueo che potrebbero essere spiegati con la presenza di un pozzo sotterraneo di acqua liquida. La luna più grande di Saturno è Titano, che per la sua dimensione ha una forma tondeggiante, un'atmosfera per la maggior parte di metano, una temperatura media di circa -180°C tale da permettere un ciclo completo del metano, ovvero la coesistenza dei tre stati di questo materiale, la cosa che succede sul nostro pianeta per l'acqua. Per queste caratteristiche la Cassini ha fatto atterrare su Titano un modulo appositamente studiato, Huygens, per analizzare il pianeta dal suolo. Questo e i numerosi passaggi ravvicinati di Cassini sopra Titano hanno permesso di scoprire quello che prima si poteva solo ipotizzare ovvero la presenza di enormi laghi di metano liquido sulla superficie, una struttura geologica a continenti molto simile a quella terrestre. Sebbene su Saturno la vita sia impensabile per la struttura del pianeta, le sue lune sono corpi solidi con condizioni più accettabili per la vita.

Saturno e i suoi anelli

Due lune che fanno da binari a un anello esterno

Particolare di Phoebe, una luna esterna

Immagine (non ottica) di Titano, la luna più grande

Il nostro sistema solare è nato circa 5 miliardi di anni fa dalla contrazione della nebulosa primordiale, una nube di gas come tantissime altre nella nostra galassia. Dall'addensamento della parte centrale della nube si è formato il Sole, che contiene la maggior parte di materia primordiale, mentre da addensamenti minori sono nati tutti i corpi che oggi ruotano attorno a esso. I primi quattro pianeti sono i pianeti rocciosi , così definiti perchè sono costituiti per la maggior parte da materiale solido. Mercurio è il più vicino, un pianeta molto simile alla nostra Luna, privo di atmosfera e con una grande escursione termica tra il giorno e la notte, infatti di giorno la temperatura raggiunge i 400°C ma la notte scende a circa -150°C. Venere è l'esatto opposto. La sua atmosfera è molto fitta, 90 volte più densa della nostra, ricoprendo sempre il pianeta di nuvole. Purtroppo quest'atmosfera è molto diversa dalla nostra e ci risulterebbe molto dannosa, la percentuale di gas serra è molto elevata e porta Venere ad essere il pianeta più caldo di tutto il sistema solare, con temperature di circa 480°C che rimangono pressochè invariate durante la notte. Il terzo pianeta, il nostro, è evidentemente quello dove si è instaurato il giusto equilibrio tra queste due situazioni estreme e si è potuta sviluppare la vita. Marte pure ha condizioni non proibitive per la vita, la sua atmosfera è più rarefatta della nostra e con una percentuale di ossigeno e vapore acqueo, le sue temperature sono simili a quelle antartiche. L'acqua liquida un tempo ricopriva il pianeta forse in modo simile a quello che succede sulla Terra. Dopo Marte ritroviamo un'altra categoria di paineti, i giganti gassosi che come dice il termine sono molto più grandi e fatti per la maggior parte di gas. Giove è il quinto pianeta e il più grande in assoluto, nonostante la sua mole ruota intorno a se stesso in meno di 10 ore contro le nostre 24 ore circa. Saturno ha caratteristiche simili a Giove, è un po' più piccolo ma è famoso per il suo sistema degli anelli. Entrambi questi pianeti hanno numerose lune, più di 100 in tutto, che sono tutte rocciose come il nostro pianeta. Se quindi la vita sui giganti gassosi è molto improbabile, questo non vale per le loro lune, come ad esempio Europa su cui probabilmente esiste un oceano sotterraneo, o Titano su cui c'è un ciclo completo del metano. Gli ultimi due pianeti sono Urano e Nettuno, anche loro giganti gassosi ma ancora poco esplorati e poco visibili dalla Terra. Gli otto pianeti del sistema solare non sono le uniche cose a girare attorno al Sole, numerosi altri piccoli corpi si comportano come i pianeti, soprattutto tra le orbite di Marte e Giove dove troviamo la Fascia di asteroidi, ovvero piccoli corpi rocciosi. Oltre l'orbita di Nettuno esiste un'altra concentrazione di corpi, questa volta per la maggior parte fatti da ghiaccio, chiamata Fascia di Kuiper, il cui elemento rappresentativo è il pianeta nano Plutone. Questa zona dell'sistema solare è un grande serbatoio di comete.

La nascita del sistema solare

Gli otto pianeti e i tre pianeti nani

Due foto al nostro Sole

Giove e le sue lune

L'universo nacque circa 14 miliardi di anni fa da una grossa esplosione che gli scienziati chiamano Big Bang. Questa originò tutta la materia da cui poi si sono formate stelle e galassie. In una di queste galassie, ovvero nella nostra Via Lattea, circa 5 miliardi di anni fa si formò il nostro Sole e tutto il sistema solare. Al giorno d'oggi attorno al Sole troviamo i pianeti Mercurio, Venere, Terra, Marte che vengono definiti rocciosi perchè fatti per la maggior parte di materiale solido. I quattro pianeti successivi sono Giove, Saturno, Urano e Nettuno e sono chiamati giganti gassosi infatti sono molto più grandi dei primi quattro e costituiti per la maggior parte da gas. All'interno del sistema solare troviamo tanti altri piccoli corpi, soprattutto nella fascia di asteroidi e al di la di Nettuno (tra cui spicca il pianeta nano Plutone). Oltre al sistema solare principalmente vediamo le altre stelle della nostra galassia, queste possono essere solitarie come il Sole, oppure possono formare una coppia (stelle doppie) o ancora un gruppo di centinaia di unità, cosa che avviene nei cosiddetti ammassi aperti, molto comuni. Ai margini della galassia troviamo altri raggruppamenti di stelle ancora più strani, questi sono gli ammassi globulari, vere e proprie sfere piene di stelle, se ne possono contare migliaia tutte disposte in modo ordinato e con una densità molto alta. Come il nostro Sole si è formato da una nebulosa, così fanno tutte le stelle e ancora oggi nella galassia possiamo ammirare nubi di gas in cui si stanno generando nuove stelle, un caso famoso è quello della grande nebulosa di Orione M42 che da il nome al nostro gruppo. Alcune nebulose sono talmente grandi che possono generare direttamente ammassi di stelle senza consumarsi completamente. Curiosamente, come le nebulose generano stelle, le stelle arrivate alla fine della loro attività possono esplodere formando una nuova nebulosa, chiamata nebulosa planetaria. Se ne possono osservare molte in cielo, tutte con una forma molto simmetrica derivante appunto dall'esplosione. Osservando ancora più lontani da noi, fuori dalla Via Lattea troviamo altre galassie come la nostra, dove presumibilmente si possono ritrovare tutti gli elementi già citati. Una delle galassie più famose è la galassia di Andromeda, che si può vedere anche a occhio nudo date le sue dimensioni e la sua relativa vicinanza a noi (circa 2 milioni di anni luce)

Nebulosa Laguna nel Sagittario

Esempio di nebulosa planetaria

Ammasso globulare di stelle

Due galassie esterne alla Via Lattea

L’occhio umano o meglio le pupille dei nostri occhi possono allargarsi fino ad un massimo di 7 mm raccogliendo una certa quantità di energia luminosa (fotoni). Per aumentare la quantità d’energia raccolta dobbiamo aumentare la superficie colpita dai fotoni e visto che le nostre pupille hanno un limite fisico, utilizziamo i telescopi che ci permettono di aumentare la nostra percezione visiva. I telescopi si suddividono principalmente in due categorie: rifrattori (a lente) e riflettori (a specchio) anche se esistono alcune varianti composte sia da lenti che da specchi. Il telescopio che sia rifrattore o riflettore è composto dalle seguenti parti: montatura, tubo ottico, oculari. La montatura è il sostegno del tubo ottico e tramite i motori di declinazione e ascensione retta porta e mantiene l’ottica sull’oggetto che osserviamo. Il tubo ottico contiene la lente o lo specchio od entrambi ed infine gli oculari permettono di far giungere ai nostri occhi l’energia luminosa raccolta e concentrata in punto dal tubo ottico. Oltre ai telescopi ottici ne esistono altri che scrutano altre lunghezze d’onda come i radiotelescopi, quelli che osservano nell’infrarosso nei raggi X nei raggi gamma nell’ultravioletto etc… Tutti i più grandi telescopi sono situati in alta montagna dove la turbolenza atmosferica (seeing) è minima e le serate/nottate dedicate all’osservazione sono pressoché totali. Tra i vari siti va ricordato quello del Paranal in Cile e quello del Mauna Kea alle Hawai dove sono installati diversi telescopi tra cui i Keck 1 e 2 con specchi dal diametro di 10 metri. Infine ma non per importanza va citato l’HST Hubble Space Telescope il telescopio in orbita che sin dal 1990 ci regala immagini straordinarie del cosmo. Così come la tecnologia anche i progetti non hanno limite ed ecco allora allo studio telescopi terrestri dal diametro di 100 metri (OWL) e telescopi spaziali (JWST) sempre più grandi

Le due principali categorie di telescopi

Da cosa è composto un telescopio

Alcuni tra i più importanti osservatori astronomici

Il telescopio spaziale Hubble

L’Astronomia per gli specialisti oggi è lo studio fisico dei corpi celesti, mentre in passato era soprattutto lo studio dei loro movimenti. L’Astronomia grazie all’evoluzione tecnologica ha potuto contare sempre più su tecniche evolute per lo studio degli astri e i molteplici argomenti trattati hanno dato origine a vere e proprie discipline scientifiche come la Meccanica Celeste, la Cosmologia, l’Astrofisica, la Radioastronomia etc… La Meccanica Celeste studia la posizione e il moto degli astri e sino al 1500 era dottrina assoluta che la Terra fosse al centro dell’Universo, poi con l’avvento di Copernico il sistema solare passò da geocentrico ad eliocentrico, teoria confermata poi da Galilei. La Cosmologia è la scienza che tratta l’Universo come un tutt’uno retto da leggi di tipo fisico-matematico, tutto ciò è stato possibile grazie alla mente geniale di uno dei più grandi scienziati moderni, Albert Einstein il quale con la sua teoria sulla relatività generale fornì la migliore teoria dello spazio e del tempo permettendo di formulare il modello standard di Universo. L’Astrofisica è la scienza che studia tra l’altro la nascita, l’evoluzione e la fine delle stelle. Da una nebulosa stellare il gas (prevalentemente idrogeno) si condensa, la pressione aumenta sino a portare la temperatura a milioni di gradi tale da fondere l’idrogeno e trasformarlo in elio. Una volta esaurito l’idrogeno la stella dovrà aumentare la propria temperatura per “bruciare” l’elio e trasformarlo in un altro elemento più pesante, questo processo continuerà sino ad arrivare a “creare” il ferro, dopodichè in base alle dimensioni originarie, la stella avrà una morte più o meno catastrofica. La Radioastronomia è una scienza giovane che sta facendo passi da gigante, può essere praticata tutto l’anno perché le onde radio non vengono filtrate dall’atmosfera. Oltre allo studio delle sorgenti stellari, negli anni settanta la Radioastronomia ha avuto col progetto SETI un picco di notorietà inviando un segnale radio verso l’ammasso globulare di Ercole M13.

Storia della meccanica celeste

La formazione e l'evoluzione delle stelle

La relatività di Albert Einstein

Il messaggio mandato nello spazio

La luce è una radiazione elettromagnetica di tipo visibile, in sintesi la luce è formata dalle onde elettromagnetiche che l’occhio umano è in grado di percepire. L’intervallo che i nostri occhi riescono a vedere va dai 400 ai 700 nm (1 nanometro=1 milionesimo di millimetro). La luce viaggia alla straordinaria velocità di 300.000 km/s. Per coprire la distanza Sole/Terra che mediamente corrisponde a 150 milioni di Km, la luce impiega circa 8 minuti, in un’ora supera il miliardo di Km e in un anno sfiora i 9.500 miliardi di Km. Sono distanze enormi nell’ambito del sistema solare, ma insignificanti se paragonate alle distanze interstellari, infatti Proxima Centauri la stella più vicina alla nostra è ad una distanza di oltre 4 anni luce, la galassia di Andromeda (morfologicamente simile alla Via Lattea) è ad una distanza che supera i 2 milioni di anni luce, mentre per galassie ancora più lontane si superano le centinaia di milioni di anni luce per arrivare ad oggetti lontanissimi come i “quasar” situati alla stratosferica distanza di circa 10 miliardi di anni luce. La luce è generata dalle stelle, esse sono costituite da gas ad alta temperatura e riversano nelle spazio l’energia prodotta al loro interno, tramite la “trasformazione” dell’idrogeno in elio. Il nostro Sole ad esempio trasforma ogni secondo 594 milioni di tonnellate di idrogeno in 590 milioni di tonnellate di elio, le rimanenti 4 milioni di tonnellate vengono trasformate in luce ed energia. Le stelle emettono radiazione nell’intero spettro elettromagnetico il quale comprende radiazioni inferiori a 0,1 nm sino ad arrivare alle onde radio (lunghe centinaia di metri). Le onde radio, le microonde, le infrarosse, le ultraviolette, la luce visibile, i raggi x, i raggi gamma sono tutte onde elettromagnetiche, ciò che le distingue è la frequenza, più è alta, maggiore è l’energia trasportata.

Lo spettro elettromagnetico

La parte dello spettro corrispondente alla luce

Caratteristiche della luce

Come le stelle emettono energia

Il primo asteroide fu scoperto nel capodanno del 1801 da Giovanni Piazzi (direttore dell’osservatorio di Palermo) e lo chiamò Cerere. Da allora con tecniche sempre più raffinate (fotografia, CCD) ne sono stati scoperti oltre 400.000. Chi scopre un asteroide propone un nome che deve essere diverso dal proprio (diversamente a quanto accade per le comete ) per questo motivo abbiamo asteroidi dal nome buffo o di celebrità delle spettacolo. Esistono asteroidi di composizione ed aspetto molto vario che occupano la “Fascia degli Asteroidi” fra Marte e Giove ma, in numero minore, troviamo questi corpi anche in tutto il resto del sistema solare. Unici elementi astronomici in libero spostamento orbitale tra i pianeti si ritiene che siano i vettori che avrebbero trasportato acqua e molecole organiche dalle regioni più lontane e fredde del sistema solare fino alla terra. Al contempo sono anche i responsabili di enormi cataclismi: hanno cambiato più volte e totalmente il clima del pianeta con la conseguente estinzione di quelle specie viventi che non si sono adattate velocemente alle nuove condizioni. Gli asteroidi raggiungono la massima visibilità quando sono in opposizione (dalla parte opposta del Sole) e nel momento in cui attraversano i nodi orbitali (l’incrocio fra l’orbita dell’asteroide e il piano dell’eclittica) fino quando sono al perielio (il punto della loro orbita in cui più si avvicinano al sole ed alla terra) e contemporaneamente. Anche in condizioni favorevoli occorre utilizzare un buon telescopio ed avere una buona conoscenza del cielo per poterli identificare fra le tante stelle. Lo studio degli asteroidi chiarisce nel dettaglio la dinamica della formazione del sistema solare mentre la meccanica celeste, applicata agli asteroidi, ci permette di tenerli sotto controllo, prevederne eventuali passaggi ravvicinati e le probabilità d’impatto. Le sonde automatiche destinate all’esplorazione degli asteroidi sono ostacolate dalla bassissima gravità e dalla grande distanza e ci riportano immagini e dati preziosi. In futuro queste informazioni ci permetteranno di difenderci da asteroidi che hanno orbite che intersecano quella terrestre e di sfruttare la grande quantità di minerali rari che li compongono.

Confronto fra i maggiori asteroidi

La distribuzione degli asteroidi nel sistema solare

La fascia degli asteroidi

Asteroide 243 Ida fotografato dalla sonda Galileo nel '93

Le stelle sono oggetti che noi vediamo immutabili da migliaia di anni ma, a dispetto della loro staticità, anch'esse vivono una nascita, una crescita ed una fine. E' dalle nubi di gas interstellare che esse traggono i loro natali, i fenomeni di condensazione sotto la spinta della gravità inducono i gas ad agglomerarsi in globi sempre più grandi che si riscaldano per effetto della pressione che aumenta all'aumentare della massa; ma anche la gravità aumenta con la massa; così si innesca un processo a catena fino a quando, all'interno dei nuclei dove le condizioni di temperatura di pressione e di densità sono estremi, si innesca il motore nucleare che le fa splendere: i nuclei di idrogeno compressi ad altissima temperatura si fondono insieme formando nuclei di elio; questo processo genera una quantità notevole di energia che controbilancia l'azione della gravità. La loro vita diviene tranquilla e stabile come quella del nostro sole che brilla così da circa quattro miliardi di anni. E' la massa di cui sono composte che determina la loro evoluzione, da protostelle alle stelle stabili della sequenza principale fino alla fine, silenziosa e relativamente tranquilla per le stelle di piccola massa, catastrofica e violenta per le stelle di grande massa. Dalla luce che emanano, dal loro colore e dalle loro dimensioni, gli astronomi capiscono la loro natura, la loro età e deducono la loro fine. Il motore nucleare che le alimenta “fonde” il gas di idrogeno in elio, in silicio, in carbonio fino al ferro in una sintesi di atomi sempre più complessa. All'esaurire del gas però all'improvviso questo motore si ferma e, a seconda della loro massa, esse collassano in un silenzioso sospiro oppure in una violenta esplosione lasciando ceneri di se stesse che sono gli oggetti più enigmatici e misteriosi dell'universo, affascinanti da studiare che ci portano agli stati estremi della materia. Ma la cenere stellare non è sterile ed inerte; da essa rinasceranno nuove stelle e nuovi mondi sui quali potranno apparire creature composte da cenere di stelle che si interrogheranno su questi oggetti tanto lontani ma tanto affascinanti.

La nucleosintesi attraverso le stelle

Un ammasso di stelle

Un sistema binario

Il diverso colore delle stelle

Una delle domande più affascinanti che il genere umano si possa porre è se siamo soli nell'universo. Attualmente non possiamo dare una risposta, ma negli ultimi anni ci siamo avvicinati molto al cuore del problema scoprendo centinaia di pianeti extrasolari. Un pianeta extrasolare è un pianeta che orbita attorno a un'altra stella rispetto al nostro Sole. Il fatto che esistano questi corpi celesti ci fa capire che la nostra situazione nell'universo forse non è così unica e ci fa ben sperare sulla possibilità di trovare vita al di fuori del nostro sistema solare. Osservare un pianeta extrasolare però è un'impresa quasi impossibile, di fatto gli scienziati usano metodi indiretti per rilevarne la presenza, questi metodi si basano sullo studio della stella che ospita il sistema planetario e vedremo come funzionano i principali durante la presentazione, dato che in alcuni casi rilevare un fenomeno di questo tipo può essere alla portata di telescopi amatoriali senza strumentazione particolarmente sofisticata. Quasi tutti i pianeti finora catalogati (più di 300) sono di tipo gioviano e orbitano molto vicini alla loro stella, quindi sono dei giganti gassosi sicuramente inospitali alla vita, questa però è solo una limitazione tecnologica dato che questa tipologia di pianeti è molto più facile da rilevare e gli strumenti attuali ci permettono di osservare corpi solo più grossi di un certo limite. Nel marzo 2009 è stato lanciato Kepler, un nuovo telescopio spaziale che avrà il compito proprio di cercare pianeti extrasolari. Data la sua tecnologia di ultima generazione e il fatto di poter osservare in assenza di atmosfera, Kepler potrà trovare pianeti con dimensioni terrestri e quindi più ospitabili di quelli trovati fino ad ora. Questo nuovo ramo dell'astronomia è appena iniziato e sicuramente ci riserverà grandi sorprese per il futuro.

La base del metodo spettrometrico

La base del metodo fotometrico

Dove cercare pianeti abitabili

Kepler, il nuovo telescopio spaziale che cercherà pianeti

Anche se tutti conosciamo la Luna per come ci appare al giorno d'oggi, ci sono molte cose del nostro satellite che in genere si ignorano. Come la sua importanza per la vita sulla Terra e la sua origine. Per capire queste cose dobbiamo fare un viaggio virtuale indietro nel tempo, all'epoca della formazione del sistema solare, 4.5 miliardi di anni fa. Anche se oggi contiamo 8 pianeti nel sistema solare, al momento della nascita del sistema solare erano ben di più i pianeti appena nati, diverse decine ritengono gli scienziati, tra cui la nostra Terra. A distanza di decine di milioni di anni dalla sua formazione, il nostro pianeta si raffreddò a tal punto da solidificare la crosta e da permettere la presenza di acqua liquida sulla sua superficie. A quel tempo sulla Terra c'erano continue piogge, temperature di circa 40-50 gradi e una densa atmosfera. La vita ancora non si era sviluppata, ma sarebbe stata solo una questione di tempo... purtroppo però una grave catastrofe incombeva su quel giovane e promettente pianeta: uno degli antichi pianeti, chiamato Orfeo, oggi scomparso, aveva una traiettoria di collisione con il nostro. Ci fu un grande impatto che distrusse Orfeo e sconvolse totalmente il nostro pianeta. La temperatura aumento improvvisamente e tutti gli oceani e l'acqua liquida si vaporizzarono perdendosi nello spazio, assieme all'atmosfera. L'intero pianeta si fuse e tornò ad uno stadio primitivo. Eppure questa catastrofe che mise più che mai in crisi il futuro della Terra fu in realtà la nostra fortuna. Dai detriti fuoriusciti dall'impatto si formò un anello intorno alla Terra da cui in futuro si svilupperà proprio la nostra Luna, che ha importanti influenze anche al giorno d'oggi sul nostro pianeta e sulla sua abitabilità. Fortunatamente nonostante le grandi riserve di acqua del pianeta fossero andate perdute nell'impatto, c'era ancora una gran quantità di gas presente all'interno del pianeta che con il passare degli anni ristabilì un'atmosfera, vapore acqueo, piogge e oceani. Il raffreddamento dei due corpi fu molto lento e ci vollero migliaia di anni per ristabilire delle condizioni accettabili di temperatura. Al giorno d'oggi la Luna si è allontanata circa 20 volte dalla Terra rispetto alla sua posizione originale e continua lentamente ad allontanarsi da noi. Contribuisce ancora però a tenere fissa l'inclinazione del nostro asse terrestre di rotazione, cosa che permette una certa stabilità del clima terrestre, senza il quale probabilmente la vita umana non si sarebbe mai sviluppata.

L'antico pianeta Orfeo

L'anello che avvolse la Terra

La luna primordiale

Terra e Luna, 1000 anni dopo l'impatto

Giove, il quinto pianeta del sistema solare, il più grande rispetto a tutti gli altri, è un gigante gassoso. Dista dal sole 800.000 chilometri ed è costituito per la maggior pare da gas, solo nel cuore del pianeta troviamo un nucleo roccioso. Un pianeta studiato da varie missioni spaziali, la più famosa quella della sonda Galileo. Gli oggetti più interessanti e visibili con un qualsiasi telescopio sono: la grande macchia rossa e le 4 lune più grandi del pianeta. La “grande macchia” non è altro che un immenso ciclone che imperversa sul pianeta da più di 200 anni, questo impressionante fenomeno è talmente di vaste proporzioni da contenere 2.5 volte il pianeta Terra. Le sue lune furono osservate per la prima volta da Galileo la quale osservazione diede allo scienziato pisano la conferma alla teoria eliocentrica. A Giove appartiene la luna più grande del sistema solare; essa è Ganimede, questa supera per dimensioni il pianeta mercurio. Numerose sono le sonde che lo hanno incrociato, alcune per studiarlo, molte altre per sfruttare la “Fionda gravitazionale” del pianeta. Questo fenomeno consiste nello sfruttare la sua grande forza gravitazionale al fine di far guadagnare alle sonde una grande velocità di fuga verso l’esterno del sistema solare. La missione più importante è stata eseguita dalla sonda “Galileo”, la sonda compì numerosi studi e misurazioni al pianeta ed alle sue lune. La missione finì con la discesa della sonda nell’atmosfera interna del pianeta.

Vista ravvicinata di Giove

La macchia rossa e le lune galileiane

Le lune galileiane in dettaglio

La sonda Galileo prima della partenza

La Rivoluzione Astronomica fu l'evento che diede il via alla Rivoluzione Scientifica, che cambiò il modo di concepire la scienza ed il suo modo di operare. Fino alla metà del 1500, periodo in cui la Rivoluzione prese il via, la scienza era considerata come un puro esercizio intellettuale, fine a se stesso, teso a comprendere la struttura dell'universo senza riscontri sperimentali. Fino a quel momento, aveva prevalso la visione del filosofo greco Aristotele, che affermava che l'Universo corrispondesse con il Sistema Solare, delimitato esternamente da una sfera di etere, in cui erano incastonate tutte le stelle. Il centro di questo Sistema era la Terra. Con la Rivoluzione Astronomica cambiò l'approccio alla scienza, poichè si comprese la necessità di elaborare teorie basandosi su dati sperimentali, e non solo su pure speculazioni della mente. Questo portò alla dimostrazione della falsità della teoria Aristotelica, e all'affermarsi del modello dell'universo da cui quello attuale prende le basi. E tutto questo grazie a filosofi (è ancora troppo presto per chiamarli "scienziati") quali Nicolò Copernico, Galileo Galilei, Giordano Bruno, Tycho Brahe, Keplero. Naturalmente, le loro tesi trovarono dure opposizioni da parte degli Aristotelici, considerati i detentori della cultura ufficiale, e della Chiesa, che -sia chiaro- i promotori della Rivoluzione non intedevano combattere. Infatti è una leggenda che Galileo volesse andare contro la Chiesa, ma voleva solo aiutarla con le prprie scoperte. Diffidiamo qunidi da generalizzazioni del tipo "Galieo buono, Chiesa cattiva". Ma questo, e molti altri aspetti della Rivoluzione Astronomica vi verranno chiariti durante la divulgazione stessa, quindi... non mancate!

Il modello tolemaico sostenuto dalla Chiesa

Il rivoluzionario modello copernicano

Un ritratto di Galileo Galilei

Simpatica vignetta sulla scoperta dei monti lunari

Nello spazio c’è il vuoto, ma anche il vuoto più vuoto contiene una quantità significativa di gas interstellare. Fenomeni cosmici di perturbazione di questo gas diffuso sommati alla forza di gravità creano oggetti astronomici evanescenti che possiamo vedere con i telescopi e con i radiotelescopi: le nebulose.
Le immagini di queste nebulose presentano colori e forme complesse: in qualche caso sono spiegate da precise ipotesi astrofisiche, in altri casi sono ancora inspiegabili. Queste immagini ottenute con tecniche d’avanguardia e con tempi complessivi di posa lunghissimi sono state possibili grazie a tecnologie sempre più perfezionate.
Il vuoto nello spazio quindi non è il nulla, ma il serbatoio da cui si raccoglie la materia che servirà a costruire nuove stelle ed nel quale si libereranno i resti delle stelle morenti che a sua volta innescheranno il processo di formazione di nuove stelle. Le nebulose sono di tipi diversi e si mostrano con diversi colori e con diverse energie, ma possono anche essere talmente dense ed oscure da apparire solo come un buco in un fitto sfondo stellato.
Rilevare la posizione, la distanza ed i movimenti del Sole (con tutto il suo sistema planetario) e delle nebulose, ci permette di tracciare una carta geografica dei nostri dintorni interstellari e capire che ci muoviamo in una nube interstellare locale che a sua volta è contenuta in una bolla locale, resto di un antica supernova.
Inoltre le capacità di calcolo dei computer permettono anche di tracciare mappe della struttura dell’universo che ci circonda e comprendere l’esistenza di agglomerati di galassie, di grandi pareti formati da agglomerati di galassie, e da immense zone vuote, come il Supervuoto Locale Meridionale del diametro di 158 Mpc (515 milioni di anni luce) e distante da noi 135 Mpc (440 milioni di anni luce).
Nello spazio la densità di materia è incredibilmente variabile, dai valori infinitesimi dello spazio intergalattico, alle densità quasi infinite delle stelle di neutroni o dei buchi neri. Ragionare attorno a questi affascinati aspetti degli oggetti astronomici ci porta a comprendere il ciclo di vita delle stelle e le teorie cosmologiche del Big Bang.

Il vuoto che circonda il nostro pianeta

La nebulosa Aquila

NGC 6543, la nebulosa Occhio di Gatto

Le galassie Antenne, con delle forme particolari