Il telescopio spaziale Hubble, in barba alla sua veneranda età di 30 anni suonati, colpisce ancora. Ci regala due splendide immagini multibanda di due nebulose planetarie, portandoci un passo più vicini alla comprensione dei drammatici eventi che ne delineano il profilo.
Due insetti nello spazio
Due nebulose planetarie, NGC 6002 e NGC 7027: un’elegante farfalla e un variopinto scutelleride, nello spazio.
E che caspiterina è lo scutelleride, ti starai chiedendo con una smorfia del naso. Guarda, in inglese si chiama jewel bug, insetto gioiello, per il suo esoscheletro colorato e a volte dall’aspetto metallico. L’unico bacarozzo che potrebbe – e dico, potrebbe – non farmi fuggire a gambe levate se mi si avvicina a meno di un metro di distanza.
Non biasimarmi: sono un’astrofisica, mi piace studiare le cose senza zampe e senza vita!
Bando alle ciance!
Perché te ne parlo? Perché sono giorni che queste immagini mi scorrono nelle timeline dei social e ne sono completamente innamorata.
Sono andata a leggere l’articolo che accompagna la pubblicazione delle immagini sul sito Hubble e ho scoperto che (ovviamente) c’è tanta scienza dentro.
Partiamo dall’inizio: cos’è la nebulosa planetaria
La nebulosa planetaria è una cosa nebulosa, come dice il nome, ma non relativa a pianeti. Ah, dannazione: nome ingannevole!
Una nebulosa planetaria è una nebulosa ad emissione (emette radiazione a diverse lunghezze d’onda) fatta dal gas che una stella medio-piccola in fin di vita espelle nello spazio attorno a sé. L’aggettivo “planetario” è dovuto all’astronomo William Herschel, che, osservando questi oggetti col suo telescopio nel 1780, pensò fossero sistemi solari in formazione. Il termine è rimasto fino ad oggi, ma adesso sappiamo che non si tratta di sistemi solari che si stanno formando, ma di stelle in fin di vita.
In alcune nebulose planetarie si intravede la stella al centro che ha espulso il gas; in altre no.
Questa della nebulosa planetaria è una fase relativamente breve dell’intero processo evolutivo di una stella: dura solo poche decine di migliaia di anni, rispetto ai miliardi di anni di vita delle stelle.
Cosa c’è di nuovo in queste immagini?
“Queste nuove osservazioni di Hubble a più lunghezze d’onda forniscono la visione più completa ad oggi ottenuta di queste spettacolari nebulose”
Joel Kastner del Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, primo autore dello studio.
Lo strumento con cui sono state ottenute, WFC3 (Wide Field Camera 3) ha un ampio intervallo di lunghezze d’onda in cui riesce a osservare, dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso, quindi le sue immagini ci danno molte informazioni in un colpo solo.
Mi spiego meglio.
Se NON vuoi leggere uno spiegone su spettro elettromagnetico, lunghezze d’onda e bande, vai al paragrafetto successivo, UN’OSSERVAZIONE IN MULTIBANDA
Spettro elettromagnetico
Tu stai leggendo quello che ho scritto qui perché c’è della luce che colpisce le parti sensibili dei tuoi occhi. Quel tipo di luce, proprio perché la vediamo a occhio nudo, la chiamiamo “visibile” (battute sull’originalità degli scienziati nel nominare le cose in 3, 2, 1,…).
Avrai in mano un telefono o un tablet, oppure sei una persona che ama la comodità e mi sta leggendo da un computer: li senti caldi? Bene, vuol dire che stanno anche emettendo radiazione infrarossa. Come te del resto. Come me. L’infrarosso non lo vediamo a occhio nudo ma lo percepiamo come calore. Perché si chiama infrarosso? Perché è contiguo alla radiazione che vediamo come colore rosso (la fantasia dei fisici colpisce ancora).
L’ultravioletto invece, che già immagini che si chiama così perché contiguo alla radiazione che vediamo come viola, è quella radiazione più energetica del visibile che non è che ci faccia tanto bene…. Hai presente quando ti dicono di mettere la crema abbronzante per proteggerti dagli UV? Ecco.
I fisici, per comodità, hanno diviso lo spettro di tutte le radiazioni possibili in intervalli contigui in base alla loro energia. Poiché la radiazione è onda elettromagnetica, parlare di intervalli di energia significa anche parlare di lunghezze d’onda (quanto misura la distanza tra due picchi dell’onda) e di frequenza (quante volte l’onda raggiunge un picco nell’unità di tempo). Energia, lunghezza d’onda e frequenza sono tre grandezze tra loro collegate.
Un’osservazione in multibanda
Ok, qual era lo scopo di questo spiegone in mezzo all’articolo? Solo farti sapere che diversi soggetti vedono diverse lunghezze d’onda. Gli umani vedono solo nel visibile. Ma esiste radiazione anche meno energetica (infrarosso, micronde, onde radio) o più energetica (ultravioletto, raggi x, raggi gamma) di quella che l’umano vede a occhio nudo.
Alcuni animali vedono l’infrarosso, alcuni vedono l’ultravioletto, altri sono dei mostri che vedono un intervallo molto ampio di lunghezze d’onda diverse (come la Cannocchia pavone: ne parlerò in un futuro articolo, è interessantissimo!).
I telescopi “vedono” alle lunghezze d’onda per cui li progettiamo. Gli intervalli di lunghezze d’onda in cui uno strumento vede, attraverso opportuni filtri, si chiamano bande.
Poiché in astrofisica non possiamo ricreare esperimenti in laboratorio, ma dobbiamo accontentarci della radiazione che ci proviene dall’oggetto di studio [nota], e poiché a diversi fenomeni fisici e a diversi composti chimici corrispondono emissioni di radiazioni a diverse lunghezze d’onda, più riusciamo a osservare un oggetto in multibanda, cioè in tanti intervalli di lunghezze d’onda, più possiamo estrarre informazioni dall’osservazione.
Cosa ci raccontano le immagini?
Delle nebulose planetarie conosciute, NGC 6002 e NGC 7027 sono tra le più ricche di polveri e gas. Sono giovani e mutevoli: ci sono differenze tra le foto ottenute qualche decina di anni fa e le attuali. Vuol dire che possiamo continuare a studiarle e vederle cambiare ed evolvere, e non impiegandoci secoli o millenni! Questa possibilità non capita spesso in astrofisica, che ha tempi scala tanto più lunghi di una vita umana.
Ciò che le nuove osservazioni di questi due oggetti hanno riscontrato sono appunto livelli di complessità senza precedenti e rapidi cambiamenti nei getti e nelle bolle di gas che esplodono dalla stella al centro della nebulosa.
Le bolle si formano quando vento veloce si libera dalla stella al centro e investe, spingendolo, il gas che se ne stava allontanando più lentamente – le velocità in gioco sono tra le decine e le centinaia di chilometri al secondo. Quando ciò accade si verificano onde d’urto.
NGC 6302 è nella nostra galassia, a circa 3800 anni luce in direzione della costellazione dello Scorpione. Il gas che la forma è stato espulso in circa 2200 anni. La struttura a farfalla si estende per più di 2 anni luce, che è circa metà della distanza tra il Sole e la stella più vicina, Proxima Centauri. Foto: HST/WFC3. 
In entrambi i casi, la struttura assunta dal gas di queste nebulose lascia supporre la presenza di due stelle al centro, due compagne che si orbitano l’un l’altra. Proprio dalle violente interazioni di queste compagne si potrebbero liberare lunghi getti di materia come quelli che formano la struttura complessa ma pur simmetrica delle due nebulose.
NGC 7027 è una nebulosa planetaria in direzione della costellazione del Cigno, formatasi dalla lenta espulsione di gas, durata secoli, con una forma a simmetria sferica o forse a spirale — fino a poco tempo fa, quando nuovi eventi hanno aggiunto al gas espulso le parvenze di una struttura a quadrifoglio. Foto: HST/WFC3. 
Gioielli
Le nebulose planetarie possono assumere una molteplicità impressionante di forme diverse. Come esattamente si formino queste strutture, soprattutto quando generate da stelle binarie, resta un problema da risolvere. O forse sarebbe più corretto dire un fenomeno da modellare.
Questi due gioielli, queste splendide immagini che affascinano alla vista, regalano anche tante informazioni.
Il loro studio è ancora all’inizio e chissà quanto altro ci rivelerà nei prossimi mesi.
Sono curiosa: sapevi cos’è una nebulosa planetaria? Vorresti saperne di più?
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NOta
Adesso che siamo in grado di rivelare le onde gravitazionali possiamo studiare l’universo e i suoi oggetti non più soltanto grazie alla radiazione elettromagnetica. Con la possibilità di studiare onde gravitazionali e onde elettromagnetiche, si è aperta la nuova era dell’astronomia multimessaggero. Ci tenevo a fare la pignola. Torna al paragrafo.