1. Ammassi stellari: Gli ammassi stellari sono raggruppamenti di stelle tenute insieme dalla loro reciproca attrazione gravitazionale. Le stelle nascono in gruppi dalla medesima nebulosa ed è per questo che le stelle di un ammasso hanno approssimativamente tutte la stessa età e composizione chimica iniziale. Gli ammassi stellari si distinguono in globulari e aperti: i primi sono costituiti da centinaia di migliaia di stelle legati da una forte attrazione gravitazionale che gli conferisce la caratteristica distribuzione sferica. Si osservano nell’alone galattico e sono tra gli oggetti più vecchi dell’Universo, con età fino a 13 miliardi di anni, il che rende molto importante il loro studio per capire l’influenza della massa di una stella sulla sua evoluzione. Gli ammassi aperti sono invece composti da un minor numero di stelle, fino a poche centinaia, e sono legati gravitazionalmente in modo meno intenso rispetto agli ammassi globulari, per questo hanno delle forme irregolari e nel tempo possono allontanarsi l’una dalle altre perdendo la reciproca attrazione che le teneva unite in un ammasso. Le stelle di un ammasso aperto sono molto più giovani e ricche di metalli e, nella Via Lattea, si formano lungo il disco della galassia.
2. Comete: Le comete sono oggetti celesti relativamente piccoli, composti da gas ghiacciati (acqua, metano, ammoniaca, anidride carbonica), frammenti di rocce e metalli, caratterizzate da orbite fortemente ellittiche che le portano ad avvicinarsi periodicamente al Sole. Pur essendo tra gli oggetti astronomici che più hanno attirato l’attenzione dell’uomo fin da tempi antichissimi, sono molti i misteri che ancora avvolgono l’origine delle comete. Si ritiene che la maggior parte delle comete che osserviamo dalla Terra provenga dal sistema solare esterno, per via del loro periodico ritorno, in particolare da una fascia di oggetti minori che si estende oltre l’orbita di Plutone, la fascia di Kuiper, o ancora da più lontano dalla nube di Oort; raramente le comete hanno una provenienza extra-galattica. Quando una cometa si trova nel sistema solare esterno, questa assomiglia ad un asteroide ed è difficilmente osservabile. Man mano che la cometa si avvicina al sistema solare interno, il calore del Sole fa sublimare i suoi strati di ghiaccio più esterni, creando una “chioma” di gas attorno al nucleo che diffonde la luce solare e la rende visibile, mentre la forza esercitata sulla chioma dal vento solare, porta alla formazione della spettacolare “coda” che punta sempre in direzione opposta al Sole. Nella storia le comete sono sempre state viste con terrore perché considerati presagio di sventure e portatori di disastri. Servirono migliaia di anni e moltissimi astronomi e scienziati, da Aristotele a Newton, per riuscire a scoprire l’affascinante mistero sulla natura delle comete.
3. Costellazioni: una costellazione è un gruppo di stelle che formano una linea o una figura immaginaria sulla sfera celeste, tipicamente rappresentante un animale, una persona mitologica o una creatura, un dio o un oggetto inanimato. Tali raggruppamenti sono esclusivamente prospettici, infatti nello spazio tridimensionale le stelle che formano una stessa costellazione sono distanti migliaia di anni luce. Ogni civiltà ha disegnato nel cielo figure diverse legate alle proprie tradizioni. La moderna astronomia non riconosce alcun reale significato a tali raggruppamenti, ma sono tuttora utilizzati, soprattutto nelle osservazioni ad occhio nudo, per riconoscere e suddividere le diverse porzioni della volta celeste ed orientarsi nel cielo notturno. L’Unione Astronomica Internazionale (UAI) divide il cielo in 88 regioni ognuna individuata da una sola costellazione. Le costellazioni visibili dalle latitudini settentrionali sono basate principalmente su quelle della tradizione dell’Antica Grecia e i loro nomi richiamano figure mitologiche come Pegaso o Ercole; quelle visibili dall’emisfero australe sono state invece battezzate in età illuministica e i loro nomi sono spesso legati a invenzioni del tempo, come l’Orologio o il Microscopio. Le costellazioni che intersecano l’eclittica sono dette zodiacali ed a queste veniva associato un significato trascendentale. Esse sono tradizionalmente 12, una per ogni mese dell’anno, anche se le costellazioni che intersecano l’eclittica sono in realtà13.
4.Eclissi di Sole e di Luna: L’eclissi è un evento astronomico che implica l’oscuramento parziale o totale di un corpo celeste a causa dell’interposizione di uno, o più corpi tra esso e una fonte luminosa; in altre parole, esso si verifica quando tre o più corpi celesti sono allineati sullo stesso piano. Nel caso del sistema Sole-Terra-Luna, possono avvenire due tipi di eclissi: eclissi di Sole ed eclissi di Luna
Eclissi di Sole
Un ‘eclissi di Sole si verifica quando la Luna si trova allineata tra la Terra e il Sole, molto vicino ad uno dei nodi o esattamente in esso. Il disco luminoso viene quindi coperto interamente o in parte, dando luogo ad eclissi totali o parziali. L’eclissi solare totale è possibile quando la luna si trova nel punto di
minima distanza dalla terra (perigeo), sotto queste condizioni il suo diametro angolare apparente è pressoché uguale a quello del Sole, il che le permette di oscurare completamente il suo disco. Se l’eclissi avviene quando la Luna si trova all’apogeo, il punto di massima distanza dalla Terra, il suo diametro angolare apparente è minore rispetto a quello del Sole e l’oscuramento non sarà quindi totale, ma lascerà visibile un anello di Sole tutto intorno alla Luna: si ha una cosiddetta eclissi “anulare.
Eclissi di Luna
L’eclissi di luna si verifica quando la Terra si interpone tra il Sole e la Luna. Questo avviene quando la Luna è piena e si trova nei pressi dei nodi, all’esterno rispetto alla Terra.
Nel caso di eclissi totali di Luna si assiste alla cosi detta “Luna rossa”, ciò avviene per effetto dell’atmosfera terrestre: i raggi solari non vengono completamente schermati, ma sono in parte diffusi e in parte rifratti verso l’interno del cono d’ombra.
5.Galassie: sono giganteschi raggruppamenti di stelle e materiale interstellare (come polvere e gas) tenuti insieme dall’attrazione gravitazionale e orbitanti intorno a un punto centrale. Il nome deriva dal greco, (galaxias), che significa “latteo”.Le galassie hanno dimensioni enormi: variano dalle più piccole galassie nane (che contengono poche centinaia di stelle) alle galassie giganti (con circa mille miliardi di stelle). Le galassie sono categorizzate in base alla loro forma. La prima catalogazione galattica si deve ad Hubble che utilizzò come discriminante la morfologia, distinguendo tra galassie a spirale, a spirale barrate ed ellittiche.
Quest’ultima è una tipologia molto diffusa e hanno, come il nome suggerisce, un profilo ad ellisse, sono povere di gas e possiedono quasi solo stelle vecchie. In questo tipo di galassie non si formano più stelle, non essendoci più gas disponibile. A seconda della loro forma più o meno appiattita, esse sono ulteriormente suddivise in 8 sottogruppi (da E0 a E7: il numero indica l’appiattimento crescente).
Vi sono poi le galassie spirali, che hanno la forma di un disco, in rotazione attorno al proprio asse, con delle braccia a spirale che si dipartono da un nucleo centrale e lo avvolgono; sono ricche di gas e le braccia contengono stelle giovani, mentre il nucleo contiene stelle più vecchie. Nelle galassie spirali si formano tuttora stelle, in modo più o meno intenso.
Simili ad esse sono le galassie a spirale barrate, che hanno le stesse caratteristiche delle spirali ma differiscono per un disco centrale più “allungato” (appunto, a forma di barra).
Oltre queste, possiamo riconoscere anche le galassie irregolari, che non hanno una forma ben definita e ne risentono delle forze mareali provocate da altre galassie; sono ricche di gas, polvere e stelle giovani. In questo tipo di galassie la formazione stellare è molto intensa.
6.Magnitudine apparente: La magnitudine apparente di un corpo celeste è la misura della sua luminosità come si osserva dalla Terra. Fu l’astronomo greco Ipparco (200 a.C. – 120 a.C.) ad elaborare la scala delle magnitudini che utilizziamo ancora oggi. Ipparco classificò le stelle osservabili ad occhio nudo in base alla loro luminosità, assegnato il valore 1 alle stelle più luminose e così via, fino alle stelle di magnitudine 6, al limite della visione umana a occhio nudo. La scala ha quindi un andamento contro intuitivo: maggiore è la luminosità dell’oggetto celeste minore è la sua magnitudine. Grazie ai telescopi e alle più moderne tecnologie oggi siamo in grado di osservare un numero maggiore di corpi celesti, il che rese necessario estendere la scala delle magnitudini. Il Sole è l’oggetto più luminoso del nostro cielo e ha una magnitudine apparente di -26.8, mentre l’oggetto più debole mai osservato ha una magnitudine di +30. La magnitudine apparente dipende dalla distanza tra il corpo celeste e la Terra: una stella debole può apparire più luminosa di una stella brillante se quest’ultima si trova a una distanza maggiore rispetto alla prima. Se vogliamo valutare la luminosità intrinseca del corpo celeste, indipendentemente dalla distanza, si utilizza la magnitudine assoluta.
7.Misura delle distanze astronomiche: ladeterminazione delle distanze dei corpi celesti è certamente una delle sfide più significative in astrofisica. Esistono diversi metodi per il calcolo della distanza in astronomia che dipendono essenzialmente dalla posizione dell’oggetto di cui si vuole misurare la distanza rispetto al sistema di riferimento Terra-Sole.
Principali metodi
I principali metodi per la misura delle distanze dei corpi celesti si suddividono in due grandi categorie:
a. Metodi Diretti o Trigonometrici:
Il metodo della parallasse ( geocentrica, eliocentrica, annua, secolare).
Tali metodi permettono di misurare le distanze dei più vicini corpi celesti, la Luna il Sole, i pianeti e la distanza del Sole dalle stelle più vicine.
Misurando la posizioni di oggetti astronomici da punti opposti dell’orbita terrestre (cioè dopo 6 mesi) si può notare lo spostamento delle stelle in primo piano rispetto a un fondo di stelle fisse. Con semplici calcoli geometrici, conoscendo lo spostamento rispetto alle stelle fisse e il raggio dell’orbita terrestre, si può misurare la distanza delle stelle vicine. Questo metodo permette di misurare solo distanze inferiori ai 500 anni luce.
b. Metodi indiretti o candele “campione”
Per la misura delle distanze delle Galassie vicine alla Via Lattea si ricorre al metodo dei calibratori di distanza che si basano sulla distinzione tra luminosità assoluta ed apparente e sulla definizione del modulo di distanza. (metodo delle Cefeidi, RR Lirae Supernovoe di tipo Ia).
c. Altri metodi
Sono utilizzati anche altri metodi connessi alla teoria dell’Evoluzione Stellare ed a particolari effetti risalenti a fenomeni fisici ben noti in Astrofisica come il redshift.
8.Moto apparente della volta celeste: La sfera (o volta) celeste è una sfera immaginaria di raggio arbitrario, con al centro la Terra, sulla cui superficie sono proiettati tutti gli astri. Il concetto di sfera celeste nasce dall’antichità: lo spazio chiamato cielo che si può osservare dalla Terra non ha dimensioni né forma definite e quindi, il fatto di vedere l’orizzonte di forma circolare, portò gli antichi a proiettare questa figura nello spazio e ad immaginarla come una calotta emisferica sulla quale sarebbero localizzati tutti i corpi celesti considerati fissi e posti tutti alla medesima distanza. Dal nostro punto di osservazione, la volta celeste ci appare ruotante in senso orario (da est verso ovest) questo moto è dovuto al moto di rotazione della Terra attorno al proprio asse che si compie in 24 ore da ovest verso est. Il cielo visibile cambia a seconda della posizione dell’osservatore (dalla sua latitudine), le stelle assumono altezze e direzioni diverse e stelle mai visibili da un luogo diventano visibili da un altro.
9. Nebulose: Le nebulose sono aggregati di gas e polvere interstellare dall’aspetto diffuso, spesso considerati gli oggetti più spettacolari dell’universo per la loro varietà di forme e colori. Originariamente il termine nebulosa veniva impiegato per indicare un qualsiasi oggetto astronomico di grandi dimensioni di natura non stellare né planetaria né cometaria, quindi comprendeva anche quelle che oggi sappiamo essere delle galassie.
Le nebulose si differenziano per la loro origine, la temperatura e le caratteristiche di emissività:
a) Nebulose oscure (o ad assorbimento): sono agglomerati di polveri e gas freddi, talmente densi da oscurare (assorbire) la luce emessa dalle stelle che si trovano al di là di esse. Queste nebulose si formano grazie al collasso gravitazionale del gas presente nel mezzo interstellare e sono generalmente i siti in cui “nascono” le stelle.
b) Nebulose a riflessione: sono nubi di polveri e gas freddo che riflettono la luce proveniente dalle stelle vicine. Queste nebulose si osservano quando le stelle (o la stella) vicine non sono calde abbastanza per causare la ionizzazione del gas e quindi farlo brillare di luce propria, ma lo sono abbastanza da permettere alla polvere della nebulosa di diffondere la loro radiazione. Le nebulose a riflessione sono solitamente blu perché la diffusione è più efficiente per la luce blu che per la rossa.
c) Nebulose ad emissione: sono composte da gas caldo ionizzato, il plasma, il quale emette radiazione. L’origine più comune della ionizzazione sono i fotoni ad alta energia emessi da una o più stelle calde vicine. Il colore di queste nebulose varia in base al grado di ionizzazione del gas e alla sua composizione chimica.
d) Nebulose planetarie: queste nebulose devono il loro nome dall’apparente somiglianza con i sistemi planetari, con i quali in realtà non hanno nulla in comune. Sono anelli di polveri e gas che derivano dall’espulsione degli strati più esterni di una stella di bassa massa che ha raggiunto lo stadio di nanna bianca.
e) Nebulosa da Supernova: sono strutture dall’aspetto irregolare che si formano dalla violenta esplosione di una supernova. La supernova è un evento tra i più potenti dell’universo che avviene quando una stella di grande massa raggiunge la fine della sua vita. Al termine del ciclo di fusioni nucleari che avvengono nel nucleo, la stella collassa su se stessa e gli strati esterni di gas vengono espulsi. L’espansione del gas forma una nebulosa diffusa detto resto di Supernova.
10.Oggetti di Messier: Gli oggetti di Messier sono oggetti celesti di diversa natura, raccolti dall’astronomo francese Charles Messier (1730 d.C. – 1817 d.C.) nel Catalogue des Nébuleuses et des Amas d’Étoiles, catalogo astronomico che oggi porta il suo nome. Si tratta di oggetti piuttosto brillanti dall’aspetto diffuso e “nebuloso” che oggi sappiamo essere molto eterogenei nella loro natura: nebulose, ammassi stellari, grandi galassie e asterismi. La prima edizione del catalogo comprendeva 45 oggetti, numerati da M1 a M45. La lista finale è di 110 oggetti, numerati da M1 a M110. Il catalogo finale fu pubblicato nel 1781 e stampato su Connaissance des Temps nel 1784. Lo scopo di Messier, nel creare il catalogo, era di aiutare i cacciatori di comete (come lo stesso Messier) a distinguere gli oggetti dall’apparenza diffusa ma fissi nel cielo, che potevano essere scambiati per comete. L’osservazione di queste ultime era infatti molto importante al tempo di Messier e portava prestigio e ricchezze agli astronomi che li scoprivano. Messier passò gran parte della sua carriera a scrutare il cielo alla ricerca delle comete e, ironia della sorte, diventerà famoso per aver catalogato gli oggetti che non voleva vedere.
Catalogo di Messier: è stato il primo catalogo astronomico di oggetti celesti diversi dalle stelle. Fu compilato dall’astronomo francese Charles Messier, con il nome originale “Catalogue des Nébuleuses et des Amas d’Étoiles”, e pubblicato nel 1774. Gli oggetti catalogati sono molto eterogenei: l’unico legame tra loro è di avere un aspetto diffuso e di essere relativamente brillanti. A questa descrizione corrispondono sia nebulose ed ammassi stellari molto vicini, sia grandi galassie, poste a distanze enormi. La prima edizione del catalogo comprendeva 45 oggetti, numerati da M1 a M45. La lista finale è di 110 oggetti, numerati da M1 a M110. Il catalogo finale fu pubblicato nel 1781 e stampato su Connaissance des Temps nel 1784.
Una curiosità. Lo scopo di Messier, nel creare il catalogo, era di aiutare i cacciatori di comete (come lo stesso Messier) a distinguere gli oggetti dall’apparenza diffusa ma fissi nel cielo, che potevano essere scambiati per comete. L’osservazione di queste ultime era infatti molto importante al tempo di Messier e portava prestigio e ricchezze agli astronomi che le scoprivano. Messier passò gran parte della sua carriera a scrutare il cielo alla ricerca delle comete e, ironia della sorte, diventerà famoso per aver catalogato gli oggetti che non voleva vedere.
11. Unità di misura per le distanze astronomiche
Anche le unità di misura utilizzate dipendono dalla distanza da misurare. Rispetto alla posizione dell’oggetto di cui si vuole misurare la distanza, le unità di misura spaziano dall’Unità Astronomica all’anno luce, al parsec, al redshift.
a) Unità Astronomica (UA)
Una unita astronomica corrisponde alla distanza media Terra-Sole: 1UA= 149597870,691 km
b) Anno Luce (ly)
Un anno luce (ly) corrisponde alla distanza che percorre la luce nel vuoto in un anno, viaggiando a 300.000 km/s:
(s= vt, con v ≈ 300.000 km/s) 1 ly =9,46 x 10 Km.
1 anno luce equivale a circa 9.460.730.472.581 chilometri (9.460 miliardi di km).
c) Parsec (pc) “parallasse di un secondo d’arco”
Un Parsec è la distanza alla quale l’unità astronomica è vista sotto l’angolo di un secondo d’arco; 1pc= 3,2615ly