Luce Estrema: ammassi globulari/globular clusters

Alcune delle stelle in cielo non sono ciò che sembrano a prima vista!

Davvero tante, troppe stelle tutte insieme, ammassate in uno spazio così concentrato.

È in corso la migrazione dei post dal precedente blog; per vedere i post non ancora migrati visita la Presentazione. Grazie.

Nella foto di copertina “Omega Centauri” in sigla NGC 5139

  • 16.000 anni luce da noi, verso la costellazione del Centauro nell’emisfero australe, e quindi non è visibile dall’Italia
  • diametro 150 anni luce
  • 0,16 anni luce la distanza media tra le stelle nel cuore dell’ammasso

E’ abbastanza facile da vedere ad occhio nudo, inclusa per secoli nei cataloghi stellari. Ma un attento osservatore potrà notare che non è una fonte di luce puntiforme, piuttosto una minuscola sfera grigia un po’ sfocata.

Appena si utilizza un telescopio, il sospetto è confermato:
Omega Centauri non è una stella, bensì un “ammasso globulare” (globular cluster) cioè un agglomerato densissimo formato da alcuni milioni di stelle (si stima una decina).
Conosciamo circa 160 ammassi globulari nella Via Lattea, ma solo Omega Centauri e pochi altri sono abbastanza luminosi da essere visibili ad occhio nudo.

Credits Greg Hogan

Gli ammassi globulari sono interessantissimi per vari motivi, ma la loro caratteristica distintiva e peculiare è che sono

luoghi in cui le stelle si trovano incredibilmente vicine le une alle altre.

Dunque, per fare un esempio efficace, considerate che
in una distanza di 30 anni luce dal Sole vi sono probabilmente solo circa 500 stelle.

Nella prossima immagine, a titolo di esempio, le stelle principali del nostro vicinato sono appena qualche decina entro i primi 15 anni luce…

Ebbene, un tipico ammasso globulare, nello stesso spazio può contenere
500.000 – 1.000.000 di stelle
tutte racchiuse insieme.
Capite bene che questa è una condizione di grande sovraffollamento!

Credits Joaquin Polleri & Ezequiel Etcheverry
(Observatorio Panameño en San Pedro de Atacama)

Questo inoltre significa che, se nel nostro quartiere, e chiariamo cosa intendiamo per “quartiere”, cioé tutte le stelle che fanno parte del nostro “vicinato”, quel puntino piccolo rosso…

… se nel nostro vicinato, la stella più vicina al Sole (Proxima Centauri) si trova a 4,2 anni luce di distanza

Credits ESO Red Pale Dot

… al contrario nell’ammasso “Omega Centauri” ad esempio la distanza tra le stelle è ridotta ad appena 0,16 anni luce, una vicinanza che rende possibili e concreti incontri stellari come vedremo tra poco!!!
0,16 anni luce = 10.120 unità astronomiche circa = come dire a metà strada da qui all’inizio della Nube di Oort

Credits NASA, ESA, K. Sahu (STScI) e lo SWEEPS science team
globular cluster M107, Michele Diodati

Gli ammassi globulari, come li definisce in modo singolare Bryan Gaensler,
sono gli “scienziati pazzi” della Via Lattea, perché nell’ambiente così densamente popolato di stelle nel quale si trovano, diventano possibili esperimenti impraticabili altrove.

Vediamo quindi come gli ammassi globulari siano
Laboratori per insoliti esperimenti stellari”.

Normalmente, in regioni come quelle del nostro Sole, alcune stelle nascono “binarie” (in effetti il nostro Sole è più una eccezione che altro), cioè orbitano l’una attorno all’altra legate dai rispettivi campi gravitazionali.

This image of the sky around the bright star Alpha Centauri AB also shows the much fainter red dwarf star, Proxima Centauri, the closest star to the Solar System. The picture was created from pictures forming part of the Digitized Sky Survey 2. The blue halo around Alpha Centauri AB is an artifact of the photographic process, the star is really pale yellow in colour like the Sun.

Tali stelle sono relativamente piccole e le distanze tra loro enormi, infatti ogni stella sta per conto suo e non si preoccupa di ciò che avviene intorno.

Cosa succede invece in un ammasso globulare?
“Qui le stelle più vicine non sono gli inquilini della porta accanto, ma riempiono letteralmente ogni stanza del vostro appartamento!!!”

Immaginiamo quindi la pianta del nostro ipotetico appartamentino…

…riempita allo sfinimento di stelle dovunque… ovviamente per gioco…

Ecco alcune strane e bizzarre interazioni cosmiche che normalmente non si verificano, accadere in questo laboratorio strettissimo.
Alcuni esempi (nei quali è stato prezioso, come sempre, l’aiuto di mia moglie Tiziana “Tirtha” Giammetta).

Sistema Binario
A > B = A-B
quando una stella, chiamiamola A, si sposta in modo casuale all’interno di un ammasso globulare, spesso essa viene catturata dal campo gravitazionale della stella B e forma quindi un Sistema Binario nuovo di zecca

Furto con abbandono
C > A-B = C-B (A “alone”/sola)
altrettanto spesso una terza stella, C, capita in mezzo al sistema binario A-B, essa ruba l’astro B e costituisce coppia fissa C-B, e lasciando da sola A

Sistema Ternario
C > A-B = A-B-C
di tanto in tanto succede che C da inizio ad una complicata danza gravitazionale con il sistema binario A-B in cui si era imbattuta, essa va a costituire un sistema ternario A-B-C che può durare migliaia di anni

Caos con espulsione
D-crash > A-B-C = caos e B espulsa dall’ammasso (ejected)
a volte un sistema ternario A-B-C viene distrutto da un intruso tipo D che, con il suo campo gravitazionale, all’improvviso scombussola e sfascia tutto: una delle stelle ad esempio B viene espulsa ad altissima velocità dall’ammasso globulare, per riunirsi al resto della Via Lattea

Nuovo ibrido
A-crash > B-crash = new ibrid
in altre occasioni incredibilmente 2 stelle, A e B, entrano in rotta di collisione fino a congiungersi, formando strani corpi celesti, “stelle ibride alla Frankenstein” come le “stelle vagabonde blu” o gli “oggetti di Thorne-Zytkow”
(non entro qui nel merito altrimenti ci vorrebbe un altro post solo per loro)

Gli astronomi hanno identificato all’interno di ammassi globulari numerosi esempi di stelle la cui esistenza dovrebbe essere proibita dalle leggi dell’evoluzione stellare:
il fatto è che all’interno di un ambiente densamente popolato come questo, QUASI TUTTO E’ POSSIBILE !

Ora Gaensler accenna brevemente un concetto importante:
come gli ammassi globulari abbiano un ruolo fondamentale per verificare esattamente quali siano le nostre conoscenze sui meccanismi che legano le proprietà di una stella alla sua MASSA.

Spesso gli astronomi confrontano 2 stelle per spiegare le diverse proprietà:
una può essere più calda o un’altra di colore diverso.

Si ritiene che alla base di tali differenze vi sia la MASSA della stella, infatti
le stelle massicce sono molto più calde e luminose di quelle leggere (e sappiamo dal post sull’evoluzione stellare nel vecchio blog, che quelle molto grandi hanno anche vita più breve in quanto bruciano molto più velocemente i gas al loro interno).

Tuttavia Attenzione Pericolo:
se prendi 2 stelle a caso e stabilisci che la più luminosa è più pesante di quella fioca, rischi di sbagliarti di grosso!

Ci sono infatti altri fattori che vanno tenuti in considerazione, ecco quali:

  • distanza
    una stella fioca può apparire brillante e luminosa se è molto vicina, mentre una stella sfolgorante potrebbe sembrare debole se è molto lontana
  • età
    le stelle diventano più luminose mano a mano che invecchiano, vedi Evoluzione stellare
  • composizione chimica
    anche la sola presenza di piccole quantità di elementi come il Carbonio e l’Ossigeno può influire notevolmente sulla produzione di energia di una stella, cioè su quanto brucia e brilla

I Problemi che ne derivano sono quindi legati a:
tempi lunghi quando ci sono tante stelle da studiare
misurazioni difficili quando si studiano stelle deboli

Ecco così la soluzione ottimale:
arrivano in nostro aiuto (o meglio in aiuto degli astronomi) gli ammassi globulari, perché nello stesso ammasso abbiamo tantissime stelle luminose.
Tali stelle sono:

– tutte formate nello stesso periodo, dalla stessa nube di gas interstellare
– tutte con la stessa età e composizione chimica
– tutte vicine tra loro e in poco spazio, quindi si può dire la stessa distanza da Terra

Quindi in definitiva, quando osserviamo 2 stelle nello stesso ammasso globulare, diverse per
– luminosità
– colore
– temperatura

eccetto i casi di fusioni o collisioni di cui prima,
l’unica soluzione possibile è che una stella è più pesante (massiccia) dell’altra.

Attenzione ora, compreso questo discorso della Massa delle nostre stelle e compreso che è più facile quindi studiarle negli ammassi globulari, considerate una cosa importante:
quanto detto NON vale nel caso di Omega Centauri!

Omega Centauri è infatti peculiare rispetto ad altri ammassi, perché:

  • probabilmente è ciò che rimane di una galassia nana assorbita dalla nostra Via Lattea, e infatti nel cuore dell’ammasso si annida probabilmente un buco nero di massa intermedia, quiescente, 40.000 volte più “pesante” del Sole
  • contiene diverse popolazioni stellari (mentre abbiamo detto che normalmente le stelle negli ammassi hanno stessa età e composizione chimica)
  • sta perdendo “scie di stelle” nello spazio oscuro, strappate via dalla forza mareale della Via Lattea.

Questa “corrente di stelle” in uscita dall’ammasso, seppur limitata, dimostra questa sua antica natura di galassia nana, ora strappata via; è come un rigagnolo di stelle coerente con questa teoria.
Grazie ad un programma per la ricerca di “addensamenti di orbite”, cioè famiglie di stelle dinamicamente collegate tra di loro, questo rigagnolo o flusso di stelle è stato finalmente trovato dopo lunghe ricerche e consiste di 300 stelle denominate “Fimbulthul” che abbandonano l’ammasso per entrare in orbita con la Via Lattea.

Crediti: Rodrigo Ibata,
Observatoire astronomique de Strasbourg

Per concludere, una piccola parentesi dedicata alla simulazione di come sarebbe il cielo notturno se vivessimo su di un pianeta in un tale ammasso.
Bryan Gaensler prende ad esempio la costellazione “Croce del Sud” (controparte della nostra costellazione del Grande Carro dell’Orsa Maggiore), e io farò altrettanto.

E’ la più piccola delle 88 costellazioni celesti ufficialmente riconosciute, infatti in questo quadratino risultano visibili le 5 stelle che la compongono.

dalla Terra vediamo 4 stelle luminose (bandiera della Nuova Zelanda)

oltre ad una 5^ più debole appena visibile (inclusa invece nella bandiera dell’Australia)

Ora, se ci trovassimo su quel famoso pianeta nel globular cluster, l’area della volta celeste delle stesse dimensioni
conterrebbe più di 1.000 stelle!!!!

Crediti: NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

La cosa pazzesca però è che se guardassimo in qualsiasi altra direzioni,
sarebbe lo stesso!!!!

La luce combinata di tutte queste stelle sarebbe più o meno equivalente a quella della luna piena, ogni notte per tutto l’anno.

Vediamo quindi un nostro tipico cielo notturno con la luna piena che illumina in modo così molesto la volta celeste, provocando rabbia e delusione in tanti astrofili appassionati per la mancanza di stelle da poter studiare…

E ora invitiamo caldamente quegli stessi astrofili a rasserenarsi e “tirare un sospiro di sollievo” apprezzando il cielo che viene loro donato quasi tutte le sere, in confronto a ciò che li aspetterebbe in un ammasso globulare…

Citando Bryan Gaensler:
“chiaramente sarebbe difficile concepire storie, leggende o racconti mitologici relativi ad un cielo siffatto, data l’impossibilità di riconoscere un qualsiasi disegno o costellazione“.

Semplicemente non ci sarebbero altro che stelle e ancora stelle su stelle, ovunque si guardasse, e nemmeno la scia lattiginosa della Via Lattea sarebbe più riconoscibile in mezzo a tutto questo accecante bagliore diffuso !”

sovrapposizione di due immagini ad opera di
Tiziana “Tirtha” Giammetta

Godetevi questo breve bellissimo video che fa un lungo zoom sull’ammasso

Quarto post è liberamente tratto dal libro del Prof. Bryan Gaensler “Universo da capogiro”, e dedicato alla “Luce estrema”, il secondo dei 10 argomenti trattati,
Post precedenti:
– Temperature estreme, Colori delle stelle e Legge del “Corpo Nero” (vecchio blog)
Luce Estrema – 1. Nebulose oscure/Nubi molecolari
Luce Estrema – 2. Viaggio “dentro” la Nebulosa Oscura

Spero vi siate divertiti e trovati a vostro agio, anzi ancora meglio che nel precedente blog (QUI). !
Vi ricordo che siete nel nuovo Blog WordPress.


Ricordo comunque che finché la migrazione di tutti i circa 70 post non sarà completata, lavoro lungo, potrete continuare a visitare gli altri e questi nuovi senza problemi.
Qui i link al vecchio blog li trovate solo nella pagina di Benvenuto.
Arrivederci !

Ringraziamenti e links utili:

Prof. Bryan Gaensler
http://dunlap.utoronto.ca/~bgaensler/
Crediti Greg Hogan
https://www.facebook.com/greghoganphotographe
Crediti Michele Diodati
http://memospa.overblog.com/due-parole-sull-autore-del-blog#.XadDDZIzbIU
Crediti Claudio Elidoro
https://www.scienzainrete.it/articolo/lo-strascico-di-omega-centauri/claudio-elidoro/2019-04-30
Crediti Fimbulthul Rodrigo Ibata
http://astro.unistra.fr/
Crediti Michele Diodati
https://spazio-tempo-luce-energia.it/anatomia-del-nucleo-galattico-a6f7ad9713f9
Crediti Joaquin Polleri & Ezequiel Etcheverry
https://apod.nasa.gov/apod/ap130501.html
Crediti ESO Red Pale Dot
https://www.eso.org/public/

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