NEBULOSE E AMMASSI

 

LA GALASSIA, la grande famiglia di stelle cui appartiene il Sole, è un oggetto molto antico, eppure non così antico da aver raggiunto ormai uno stato di equilibrio, così da escludere ogni possibile evoluzione. Ad esempio, la sua popolazione stellare si rinnova continuamente. Nei bracci di spirale ci sono ancora immensi serbatoi di gas, soprattutto idrogeno, da cui possono condensarsi nuove stelle.
Gas e polveri riempiono gli spazi che si estendono tra le stelle, ma la loro distribuzione non è uniforme.
Da tale distribuzione non omogenea derivano i componenti che stiamo trattando. Esistono ovviamente anche stelle isolate, dette stelle di campo, ma la grande maggioranza si trova riunita in gruppi, dalle stelle doppie e multiple fino ai grandi ammassi. Questi gruppi di stelle derivano dalla frammentazione delle grandi nubi di gas e polveri che ancora oggi troviamo nella Galassia.
La componente gassosa, anche se molto importante, è modesta dal punto di vista quantitativo: in una galassia come la nostra costituisce meno del 5% della massa totale, nelle galassie irregolari il 20% circa.
Di tutte le regioni della Galassia, la meno conosciuta è sicuramente l'alone galattico, quella enorme struttura sferoldale, composta da stelle vecchie e di colore rossastro, che circonda la struttura a disco della Galassia.
Non conosciamo con certezza le dimensioni dell'alone, la massa e la sua densità, ma conosciamo bene la componente più spettacolare dell'alone: i circa 150 ammassi globulari che circondano la Galassia.
Si tratta di associazioni di stelle molto vecchie, delle ultime classi spettrali (vedi più avanti), in cui troviamo migliaia di stelle strettamente ammassate in forma di globo. Il più luminoso dell'emisfero settentrionale è l'ammasso M13, nella costellazione di Ercole: si calcola contenga 500.000 stelle, strette in un diametro di soli 100 anni luce; la sua distanza dal Sole è di 22.000 anni luce.
Gli ammassi globulari viaggiano attorno alla Galassia su lunghe orbite fortemente inclinate ed ellittiche, a dimostrazione del fatto che si tratta di relitti dei primi giorni della protogalassia.
Anche la regione centrale della Galassia, il bulge, contiene alcuni ammassi globulari, a ulteriore dimostrazione della sua età avanzata; tuttavia il bulge contiene una piccola quota di olas, che invece è del tutto assente nell'alone.La maggior parte del gas interstellare si trova distribuito nel disco della Galassia, particolarmente nei bracci a spirale, e da tale gas si formano le componenti più giovani: le associazioni OB e gli ammassi aperti.
La sigla OB deriva dalla classificazione di Harvard; in tale Università, all'inizio del secolo, sono stati catalogati gli spettri stellari mediante una classificazione tuttora in uso: 0, B, A, F, G, K, M; le prime della sequenza sono le stelle più calde e di colore blu, le ultime sono più fredde e rosse: il Sole, che è una stella intermedia, è di classe G2.
Le associazioni OB contengono pochi membri, mentre gli ammassi aperti maggiori, come il
Presepe o gli ammassi del Perseo, contengono fino ad un migliaio di stelle, ma sparse piuttosto largamente in una regione di 30 ÷ 40 anni luce di diametro.
Il più famoso ammasso aperto è M45, le Pleiadi, composto da centinaia di stelle, di cui sette molto brillanti, poste a circa 400 anni luce di distanza dal Sole.
In tutto sono stati classificati circa 700 ammassi aperti, ma si calcola che il disco della Galassia ne contenga almeno 10000.
Ed ora, dopo aver trattato diffusamente delle stelle, prendiamo in esame la componente gassosa, le nubi della Via Lattea.
Il mezzo interstellare non è distribuito in maniera omogenea nel piano della Galassia, ma è frammentato in modo da formare i complessi nebulari, cioè le brillanti nebulose gassose e le nubi oscure; queste ultime sono note come i sacchi di carbone, e risultano scure in quanto non illuminate da stelle adiacenti: si possono vedere in quanto oscurano le stelle del fondo cielo.
Le nubi brillanti sono molto più frequenti, la Galassia ne contiene a migliaia, spesso sono indicate con nomi fantasiosi quali la Rosetta, la Laguna, la Nord America, ed altri ancora; le più luminose sono riportate nel catalogo di Charles Messier, che già conosciamo.
Le nubi gassose della Via Lattea vengono divise in: nebulose ad emissione, a riflessione, planetarie e resti di Supernova.
Le nebulose ad emissione, o regioni H H, vengono così chiamate in quanto sono composte principalmente da un plasma di idrogeno ionizzato (H H), ed elettroni liberi. L'energia necessaria ad ionizzare queste porzioni del mezzo interstellare deriva dalla radiazione UV delle stelle vicine; solamente le stelle più giovani e calde, tipicamente quelle di classe OB, dispongono dell'energia sufficiente a tale azione.
La ricombinazione dell'idrogeno produce il caratteristico colore rosso, visibile nelle fotografie a lunga esposizione; un altro colore caratteristico, ma molto meno marcato, è il verde, come vedremo parlando delle planetarie.
Disperse tra i gas brillanti delle nebulose vi sono delle strisce oscure di polveri che conferiscono ad alcune foto un aspetto molto estetico, appagante per gli astrofili. Alcune tra le più famose sono la Laguna (M8), nella costellazione del Sagittario, distante circa 5.000 anni luce, e la Grande Nebulosa di Orione (M42), la più brillante di tutto il cielo, posta a circa 1.500 anni luce da noi. La parte a noi visibile, illuminata dalle stelle del Trapezio, si estende per almeno 20 anni luce, ma dietro si estende per centinaia di anni luce una gigantesca nube di gas freddi ed oscuri, detta OMC 1, visibile solo con i radio-telescopi; si ritiene che questa sia una zona di intensa formazione stellare, una vera e propria nursery di stelle.
Le nebulose a riflessione non sono brillanti, in quanto le stelle vicine non sono abbastanza calde da causare la ionizzazione dell'idrogeno; tuttavia i grani di polveri contenuti in esse riflettono la luce delle stelle più vicine, causando un intenso colore blu: è lo stesso fenomeno di diffusione della luce che rende azzurro il nostro cielo diurno. Un esempio di tali nebulose è ben visibile nell'ammasso aperto delle Pleiadi (M45).
Proseguendo nella classificazione delle nebulose, troviamo i resti di Supernova.
Quando una stella di grande massa giunge alla fine della sua vita, avviene un evento chiamato Supernova. Un'enorme onda d'urto attraversa la stella ad alta velocità, scagliando all'esterno vari strati di gas, lasciando un nucleo di neutroni ed un guscio di materia in espansione conosciuto come resto di Supernova.
Vicino al nucleo, gli elettroni dei gas stellari emettono radiazione di sincrotrone, visibile ai radiotelescopi, ed in alcuni casi si ha la formazione di una pulsar. Gli strati più esterni in espansione vengono ionizzati dalla radiazione e dall'onda d'urto, raggiungendo temperature di 10 alla quarta ÷ 10 alla sesta K.
Tutti questi fenomeni sono ben visibili nel resto di Supernova più famosa, la Nebulosa del Granchio (MI), che contiene una pulsar centrale, classificata come NP 0532, e dei filamenti esterni rossastri, dovuti alla ionizzazione dell'idrogeno.
La Nebulosa del Granchio si trova nella costellazione del Toro, ad una distanza di 6.300 anni luce, e si suppone che alcuni astronomi cinesi abbiano visto l'esplosione della Supernova generatrice nell'anno 1054.
E per finire abbiamo le nebulose planetarie. Quando una stella di piccola massa giunge alla fine del suo ciclo, attraversa la fase detta di gigante rossa; in questa fase la fusione dell'idrogeno cessa, e negli strati più interni si ha la fusione dell'elio a carbonio. Gli strati più esterni si espandono grandemente; quando il Sole giungerà a questo stadio di espansione raggiungerà l'orbita di Marte.
Mentre il nucleo della stella aumenta di densità, si generano delle instabilità che fanno pulsare il guscio gassoso: così, lentamente, gli strati esterni abbandonano la stella, lasciando un nucleo denso di carbonio ed elio.
Gli strati eiettati all'esterno diventano un guscio sferico di gas a bassa densità che si raffreddano espandendosi. Questa è una nebulosa planetaria, così chiamata da Darquier quando scoprì M57, in quanto gli ricordava un pianeta visto con un telescopio fuori fuoco; il nome è fuorviante, ma è rimasto nell'uso corrente. Dopo un periodo di 10.000-20.000 anni la densità diviene troppo bassa e la nebulosa si disperde: questo periodo così breve giustifica il basso numero di planetarie conosciute, circa 1600.
Il nucleo stellare al centro della nebulosa è estremamente caldo, circa 200.000 K, e con forte radiazione ultravioletta: questo causa una ionizzazione maggiore dei gas della nebulosa, risultando così una forte emissione verde, caratteristica delle planetarie.
L'emissione verde è dovuta alla riga dell'ossigeno [0 IR], a 500.7 nm, detta linea nebulare principale, ed anticamente si pensava fosse dovuta ad un elemento chimico sconosciuto chiamato nebulio, poi risultato inesistente.
Le nebulose planetarie più note sono la Nebulosa Elica (NGC 7293) nell'Acquarlo, la
Nebulosa ad Anello (M57) nella Lira, e la Dumbbell (M27) nella Volpetta, vicino al Cigno.