domenica 31 maggio 2015

Vicinato e Gruppi di Galassie 1/3

Hubble Extreme Deep Field, Ammasso Fornace, dettaglio




































Questa volta il mio obiettivo è arrivare alle Strutture Giganti dell'Universo, ma per farlo mi serve partire dal nostro ambiente più familiare, il vicinato (neighborhood) del Sole, per poi allontanarci sempre più, così che il quadro generale ci dia la possibilità di comprendere posizioni e proporzioni senza però rischiare di sentirci subito persi.

Infatti quando si comincia a parlare di migliaia, milioni o addirittura miliardi di anni luce (vedi post distanze e post TABELLE), le vertigini sono dietro l'angolo...

Ho quindi deciso di dividere questo articolo in 3 parti, un po' perché il materiale è tanto e un po' per non sovraccaricarvi, quindi i post successivi sono:
Ammassi e SuperAmmassi di Galassie 2/3
Vuoti e Strutture Giganti 3/3
In realtà di tratta di un unico lungo articolo, ma possono anche essere presi singolarmente.

In questo primo post partiamo quindi dal nostro quartiere, il vicinato (neighborhood) del Sole, le stelle più vicine, per spostarci fino alla nostra galassia, la Via Lattea, ed arrivare ai gruppi di galassie.

Affrontiamo quindi questa prima serie di immagini, in alcune di esse le griglie superiore ed inferiore servono per tenere un punto di riferimento mentre ci si allontana e contemporaneamente per avere un'idea delle distanze in gioco. Per comprendere di che distanze si parla, vi invito a leggervi il post distanze tenendo come aiuto anche quello TABELLE, sarà molto d'aiuto.

Come vi ho anticipato, partiamo da vicino, dal nostro meraviglioso pianeta, tanto per sentirci, almeno per il momento, al sicuro. Ma tenetevi forte, perché ora si parte.




















Ora abbiamo fatto il primo allontanamento, da questa prospettiva vediamo l'intero sistema solare (notate la cintura di asteroidi detta 'fascia di Kuiper', vedi post Fasce di asteroidi). Se avete un'ora di tempo libero vi consiglio anche la visione del video nel post l'Emozione del viaggio nel Vuoto Cosmico, che rende bene l'idea di cosa può voler dire percorrere le nostre "piccole" distanze all'interno del Sistema Solare.

                                                                                                                                                    Vi va di ragionare un po' insieme?                                                                                                                                                         Prima di passare alla prossima immagine, faccio una brevissima premessa fondamentale per fissare un riferimento di spazio e tempo.                                                                                                                                                                   Sapete che nell'Universo le due dimensioni (Spazio e Tempo) sono intimamente legate: più l'oggetto che guardiamo si trova lontano nello spazio, più la luce che proviene da quell'oggetto ha impiegato tempo per raggiungerci.                                                                                                                                                                    Quindi noi guardiamo il cielo e vediamo in questo momento miliardi di stelle e galassie tutte insieme, ma le luci che stiamo guardando non sono partite tutte nello stesso momento, no, anzi hanno delle storie molto diverse e variano da stelle molto vicine, pochi anni luce, fino a decine, centinaia, migliaia o addirittura milioni di anni luce.                                                                                                                                                                                                                   Così può accadere che la luce che stiamo guardando in questo momento appartenga ad una stella che oggi non esiste più, ma era talmente lontana che la sua fine la vedremo solo tra migliaia di anni. Riuscite a cogliere la meraviglia di questo fenomeno? Quella che noi chiamiamo luce è in realtà una radiazione luminosa (vedi post Big Bang), e questa radiazione prodotta con potenze per noi inimmaginabili, viaggia nell'Universo. Quindi non è che se la stella improvvisamente muore, sparisce anche la luce prodotta fino a quel momento: no, tutta la radiazione prodotta fino a quel momento e "sparata" nello spazio continua la sua corsa per migliaia, milioni e miliardi di anni luce, sempre che non venga assorbita da una qualche forma di materia tipo le polveri.                                                                                                                                      In sostanza questo è il motivo per cui guardare il cielo stellato è guardare direttamente nel passato, quello vicino e quello lontano, fino agli inizi dell'Universo che conosciamo. Idealmente, più ci spingiamo lontano a guardare, più possiamo andare indietro nel tempo e avvicinarci al Big Bang, da qui l'importanza di strumenti come i sofisticati telescopi in orbita.                                                                                                                                                                                                                                                     Quando anni fa ho realizzato questo concetto mi sono venuti i brividi e sono rimasto muto ma estasiato.                                                                                                                
Siccome da qui in poi si parla praticamente di anni luce, consideriamo allora la Nube di Oort (spiegata in dettaglio nel post le Fasce di asteroidi) che avvolge tutto il sistema solare ed ha un ampiezza di circa 1 anno luce e quindi ci torna molto utile.                                                                                                                                                        

nell'immagine si vede chiaramente come l'intero sistema solare (fascia pianeti interni
e fascia pianeti esterni) occupa un cerchiolino veramente minuscolo all'interno della Nube



























D'ora in poi avete il riferimento della Nube di Oort per 1 al, quindi per la stella più vicina al Sole, Proxima Centauri, dobbiamo calcolare 4,2 AL, è un po' più semplice.

Riprendo questa e la foto successiva dal post distanze perché tornano comunque utili in questo momento ai fini del nostro viaggio.

Nella foto sottostante avete un'idea del tempo che impiegherà la sonda Voyager 1 a raggiungere Alpha Centauri B, altra stella vicina più o meno come Proxima.

Se leggete bene il testo nella foto, la sonda (che detto tra noi ha una velocità di circa 56.000 km/h, vedi post La Via Lattea ) ci metterà qualcosa come 72 mila anni terrestri, capite bene che sono tempi e conseguentemente spazi per noi inimmaginabili. Tuttavia, riducendo in proporzione come in un gioco, possiamo avvicinare ciò che è lontano per capirlo meglio.

Torniamo dunque al nostro viaggio verso le Strutture Giganti. Presentiamo prima il nostro vicinato.

IL VICINATO DEL SOLE (SUN'S NEIGHBORHOOD)

In alto il sistema solare, in mezzo il vicinato, sotto la posizione nella Galassia. Le stelle numerate sono:

1. Alfa Centauri
2. Proxima Centauri
3. Epsilon Indi
4. Cordoba Vh 243
5. Lalande 8 760
6. Sirio
7. Procione
8. Epsilon Eridani
9. B.D.-51-658
10. Groombridge 34
11. Ross 248
12. Kruger 60
13. O.A.(W) 17415
14. Σ 2398
15. 61 Cygni
16. B.D.-12-4523
17. Munich 15040






Raggio del cerchio o griglia 12,5 anni luce (AL), 
33 stelle
Le stelle più vicine al Sole (Sun) in un raggio di 12,5 anni luce. Le stelle sono 33























Qui sopra, altro allontanamento, il sistema solare non è più visibile perché ovviamente ci siamo spostati per vedere le stelle vicine del Sole, il cosiddetto Neighborhood o vicinato (qui può essere molto utile e divertente andarsi a vedere il post doppio Stelle Giganti - parte 1, Stelle Giganti - parte 2 dove troverete alcune delle stelle che trovate in queste immagini, ad esempio qui Sirio, Procione, Cygni). La freccia blu indica in che direzione si trova il centro della Galassia.




Vicinato Interstellare del Sole, in pratica le stelle più vicine al nostro astro. Ci siamo allontanati ulteriormente e come già detto, ci sono stelle che potete ritrovare nel post doppio Stelle Giganti - parte 1, Stelle Giganti - parte 2, ad esempio qui Aldebaran, Vega, Capella, Polluce, Arcturus.




Visione panoramica generale della galassia, per capire dove si trova il vicinato di cui abbiamo visto, che qui è quel cerchietto rosso, veramente minuscolo. In effetti gran parte delle stelle che vediamo in cielo sono racchiuse lì dentro, non è pazzesco?!

Ora torniamo ad allontanarci gradualmente dal vicinato interstellare del Sole.

Raggio del cerchio o griglia 250 AL,
 260.000 stelle
I dintorni del Sole in un raggio di 250 anni luce. Le stelle sono circa 260.000
Qui sopra cominciamo ad essere veramente lontani dal Sole. Si riconoscono ancora Capella, Arcturo, Aldebaran e Vega (post doppio Stelle Giganti - parte 1, Stelle Giganti - parte 2) che sono più vicini al Sole essendoci allontanati con la prospettiva. Anche qui la freccia blu indica in che direzione si trova il centro della Via Lattea.

Raggio del cerchio o griglia 5.000 AL,
 600 milioni di stelle
I dintorni del Sole in un raggio di 5.000 anni luce. Le stelle sono circa 600 milioni.
Si cominciano a vedere i bracci (in inglese 'arms') a spirale della Via Lattea, la nostra galassia. Scorgiamo ancora Betelgeuse, la stella Polare, Rigel (post doppio Stelle Giganti - parte 1, Stelle Giganti - parte 2) e in rosso sono segnalate alcune famose nebulose.

Raggio del cerchio o griglia 10.000 AL





Allontanamento ulteriore. Vedete sopra ancora i 3 bracci della Galassia, come nella immagine precedente; i puntini rossi con scritte in azzurro rappresentano nebulose mentre i puntini bianchi con scritte bianche sono Ammassi di Stelle (Star Cluster), segnati con le sigle IC, NGC e M.

Raggio del cerchio o griglia 50.000 AL



Allontanamento fino alla visione generale della Via Lattea, che ha un'ampiezza di 100.000 AL, distinguete bene i vari bracci e le M in rosso sono Ammassi di Stelle.

Un attimo di respiro per capire in che direzione guardare, dalla Terra, per trovare il centro della nostra Galassia.


A questo punto dobbiamo allontanarci in modo più pesante per iniziare a parlare del Gruppo Locale.

Raggio del cerchio o griglia 2 milioni 850 mila AL
La Via Lattea e la Galassia di Andromeda governano il Gruppo Locale, rappresentando
più della metà della sua massa.
Questa che vedete è una rappresentazione del Gruppo Locale, si parla infatti di milioni di anni luce e quindi del gruppo di galassie di cui fa parte anche la Via Lattea e Andromeda.


Ora però, per andare avanti, bisogna fare un passo indietro e un'altra presentazione.
Come si riuniscono le galassie?

Le galassie si riuniscono tramite reciproche interazioni gravitazionali in strutture molto più grandi costituite da Gruppi, Ammassi (Clusters) e SuperAmmassi (SuperClusters).

G r u p p i  di galassie
Galaxy Groups

contengono al massimo 50 unità (=galassie)
e hanno diametri fino a 5 milioni di anni luce. 


























Quello cui appartiene la nostra Via Lattea è chiamato appunto Gruppo Locale e ne fanno parte:
- la Via Lattea (post Via Lattea) con le sue 2 galassie satelliti, la Grande Nube di Magellano e la Piccola Nube di Magellano (visibili dal cielo dell'emisfero Sud della Terra)
- la Galassia di Andromeda (M31) con le sue 2 galassie satelliti M32 e M110,
- M33 nel Triangolo e
- numerose galassie nane (dwarf)

Grande Nube di Magellano (Large Magellanic Cloud)
























Piccola Nube di Magellano (SMC)






















La Galassia di Andromeda con le due galassie satelliti ben visibili (ndr, ho notato che spesso questa foto 
su internet viene usata spacciandola per la Via Lattea "dove siete voi", probabilmente per 
la sua bellezza innegabile, anche se Andromeda, per gli addetti ai lavori, e ora anche per voi forse, 
è decisamente caratteristica e riconoscibile)




















Qui sopra e sotto M33, la Galassia nel Triangolo.



















































































Nell'immagine qui sopra, ci sono altre galassie nei dintorni della Via Lattea, oltre a M31 (Andromeda). Abbiamo M33, la Galassia nel Triangolo, le 2 nubi di Magellano, e altre ancora. Tutte queste formano il cosiddetto Gruppo Locale. Se notate, in questa immagine vedete le distanze espresse in kpc, ovvero kiloparsec, migliaia di parsec (vedi post distanze)

Un elenco interessante.



Per concludere un accenno alla Bolla Locale e alla Nube Interstellare Locale.

Qui trovate un bel riassunto di stelle che potete ammirare nel post Stelle Giganti - parte 1 e Stelle Giganti - parte 2,
In questa bella raffigurazione sono stati messi anche i colori di queste bellissime stelle


Immagine che raffigura la Bolla Locale e la piccola Nube Interstellare Locale in cui si trova il Sole. La Bolla Locale ha una densità molto minore della densità media del gas nel disco galattico, si parla quindi di densità bassissime. In realtà il Sistema Solare sta attualmente attraversando la Nube Interstellare Locale che è una zona un po’ più densa.

Gli astrofisici chiamano il gas in questo stato warm ISM (Inter Stellar Medium), ovvero mezzo interstellare temperato. Esiste anche gas a centinaia di migliaia o milioni di gradi di solito molto rarefatto (hot ISM) e gas denso e freddo (cold ISM), fino a oltre -200°C.

E’ quest’ultimo, il cold ISM, che può condensarsi a formare le cosiddette nubi molecolari, ovvero le gigantesche nubi dove si formano le stelle (post Nebulose 1/3) e che oscurano nettamente la visione della Via Lattea.

La Nube Interstellare Locale per fortuna è piccola e poco densa e non da problemi nelle osservazioni. Sembra che il Sole ci sia entrato diverse decine di migliaia di anni fa e continuerà ad attraversarla per almeno 10.000 anni. Abbiamo così la fortuna di essere in una zona a bassa densità del gas del disco galattico (una sorta di bolla di vuoto) che ci dà la possibilità di vedere nitidamente e senza problemi le stelle fino a parecchi anni luce.

In realtà il gas è presente ovunque ed è diffuso in tutto l’universo, quello che cambia è la sua densità e la sua composizione. Si stima che circa il 74% del gas nell’Universo sia Idrogeno e il 24% Elio, cioè i due elementi più leggeri. Solo una frazione intorno al 2% è formata da altri elementi più pesanti (Litio, Boro, Carbonio, Ossigeno, ecc).

Il Sistema solare è entrato nella Bolla Locale circa 3 milioni di anni fa; attualmente si trova nella Nube Interstellare Locale, come dicevamo una regione di materiale più densa rispetto al resto della Bolla. La Nube Interstellare Locale è una "cavità" del mezzo interstellare presente nel Braccio di Orione, uno dei bracci galattici della Via Lattea (post Via Lattea). Si estende per circa 300 anni luce.

Bene, abbiamo appena viaggiato attraverso il Vicinato, le stelle vicine del Sole, e i Gruppi di Galassie, le prime strutture di agglomerati di galassie che si possono riconoscere.
Il viaggio non è finito, per andare subito al prossimo post ecco il link Ammassi e SuperAmmassi di Galassie 2/3, mentre per saltare, se desiderate, subito al terzo ed ultimo andate pure qui Vuoti e Strutture Giganti 3/3.

Articoli utili:
https://astrofisicaperastrofili.wordpress.com/tag/bolla-locale/




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