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La Via Lattea: affacciamoci alla finestra

Quando nelle notti d’estate in montagna, al riparo dall’inquinamento luminoso, vediamo la Via Lattea che attraversa il cielo, come possiamo farci un’idea della sua rappresentazione 3D ben sapendo che noi la stiamo osservando dall’interno di essa?

Per costruzione dell’immagine, quando volgiamo il nostro sguardo in cielo da Nord-Est a Sud-Est sappiamo che stiamo guardando una proiezione di un oggetto 3D, in quanto vediamo solo lungo la nostra linea di vista di un oggetto tridimensionale: perdiamo quindi il concetto di profondità. Le stelle che compongono la striscia lattiginosa sembrano essere tutte alla stessa distanza da noi, ma ovviamente non lo sono: cerchiamo di ricostruire l’immagine originale.

La Via Lattea con il software Stellarium (proiezione stereografica) nel periodo estivo alle latitudini del Nord Italia

La figura precedente mostra la proiezione della Via Lattea in cielo in una notte d’agosto per il Nord Italia: si riconosce bene il triangolo estivo formato dalle stelle Vega, Altair e Deneb. Iniziamo ad analizzare l’immagine partendo da destra, e facciamo un confronto con la proiezione della Via Lattea dall’alto in cui è stata divisa in sezioni centrate sul Sistema Solare che mostrano le zone della Galassia da dove si estendono le costellazioni (qui).

  • Direzione di osservazione Sud (la parte “destra” dell’immagine): si riconosce l’asterismo della teiera del Sagittario. Quando osserviamo in questa zona di cielo stiamo guardando verso l’interno della Via Lattea, nella direzione del nucleo: stiamo quindi osservando una zona molto densa di stelle molto distanti rispetto alla posizione del Sistema Solare. Stiamo guardando “davanti” a noi.
  • Direzione di osservazione Sud Est – Est. A mano a mano che volgiamo lo sguardo verso “sinistra” dell’immagine, ovvero verso Est, il nostro sguardo si allontana dalla direzione del nucleo galattico per raggiungere i bracci esterni: ovvero ad oggetti che sono lungo la nostra direzione di vista più vicina a noi (Aquila e Cigno). Stiamo guardando “di lato”.
  • Direzione di osservazione Est – Nord Est: in questa zona stiamo guardando verso l’esterno del disco galattico, quindi gli oggetti che vi appartengono (Cassiopea e Perseo) sono oggetti la cui distanza da noi riprende ad aumentare e che si trovano in parte all’esterno rispetto al Sistema Solare. Questo significa che gli oggetti di questa zona di cielo si trovano “dietro” di noi.

Se vogliamo dare un’immagine tridimensionale di quanto stiamo osservando  possiamo dire che guardano la Via Lattea dalla direzione Sud verso la direzione Nord (ovvero nell’immagine partendo da sinistra verso destra) stiamo guardando verso il nucleo (all’interno rispetto a noi), quindi stelle presenti nei braccia di spirale più esterne al nucleo (in termini di distanze gli oggetti sono mano a mano  più vicini a noi perché la distanza diminuisce) ed infine guardiamo oggetti che si trovano dietro di noi (stelle avvolgono il Sistema Solare passando dietro noi) e la distanza da noi torna ad aumentare.

Qui in basso è presente la stessa immagine precedente dove viene messo in evidenza il concetto di distanza e posizione.

Lo stesso concetto possiamo vederlo di nuovo se guardiamo la Via Lattea dall’alto a volo di uccello, mantenendo la stessa analogia con i colori della figura precedente.

A questo punto, la prossima volta che volgiamo lo sguardo al cielo saremo più consapevoli di qual è il posto all’interno del nostro quartiere e come ci muoviamo all’interno di questa infinita giostra galattica.

Bibligrafia e riferimenti

La Via Lattea – struttura e barra

Come distinta da minori e maggi
lumi biancheggia tra’ poli del mondo
Galassia sì, che fa dubbiar ben saggi;
sì costellati facean nel profondo
Marte quei raggi il venerabil segno
che fan giunture di quadranti in tondo.
(Par. XIV, 99-104)

La protagonista dei versi a cui si riferisce Dante nelle righe qui sopra è la Via Lattea (o Galassia – nome proprio); l’unica galassia allora conosciuta che si distende fra i due poli celesti, che appare all’osservazione come una striscia biancheggiante e mantiene nel dubbio i più saggi circa la sua vera natura. Oggi sappiamo che la Galassia (come tutte) è un sistema auto gravitante costituito da un agglomerato di stelle e polveri interstellari molto dense e così lontane da noi che alla nostra vista appare nei cieli notturni come una striscia lattiginosa indistinta (nei luoghi ancora non raggiunti dall’inquinamento luminoso). A quanto riportano gli ultimi modelli matematici creati grazie all’analisi delle foto “Ultra Deep Field” del telescopio spaziale Hubble, ci sono centinaia di miliardi di galassie all’interno nel nostro Universo osservabile: alcune di queste sono identificabili come batuffoli indistinti al telescopio (o nel binocolo) tramite visione distolta.

La Via Lattea sopra il Cile (Fonte: https://apod.nasa.gov/apod/ap170821.html)

Tutte le stelle che vediamo in cielo appartengono alla Galassia (nascono e muoiono continuamente stelle), con le quali poi l’Uomo, unendo tra loro alcune stelle come in un gioco della Settimana Enigmistica, ha creato le costellazioni ed asterismi. Noi non siamo in grado di vederla nella sua interezza, sia perché siamo all’interno di essa (dentro il sistema) sia perché data la nostra posizione alcune zone (quelle opposte) sono a noi escluse, data la presenza di nubi e polveri interstellari. A questo punto pare naturale farci alcune domande di per sé semplici, ma che necessitano di ragionamenti niente affatto superficiali.

  • Che struttura ha la Galassia?
  • Se il Sistema Solare è la nostra casa, dove e come ci muoviamo all’interno del nostro quartiere?
  • Che regioni della Galassia stiamo guardando quando la osserviamo in cielo?
  • È possibile farsi una visione tridimensionale (stereoscopica) di ciò che vediamo in cielo?

Macrostruttura. Anche se non riusciamo a vederla in tutta la sua interezza, grazie a recenti studi all’infrarosso, dei moti delle stelle e dal conteggio stellare, se potessimo guardarla dall’alto vedremmo (molto probabilmente) una galassia a spirale barrata (classe SBbc), composta da un rigonfiamento centrale (bulge), e delle spirali.

Al centro del rigonfiamento si ritiene sia localizzato un buco nero super massiccio di circa quattro milioni di masse solari: le stelle orbitano come pianeti intorno al Sole con una velocità orbitale che dipende dal centro galattico: le stelle più vicine lo fanno con una velocità maggiore di quelle più esterne. Il nucleo è attraversato da una struttura a barra (costituita da stelle rosse molto vecchie) dalla quale si dipartono i bracci, ovvero strutture a spirale che partono dalle estremità della barra e si dispiegano fino a raggiungere il margine del disco. L’estensione complessiva della Via Lattea è, per difetto, di circa 100.000 anni luce (30.600 pc) (altri ipotizzano possa raggiungere 130.000 anni luce) ed uno spessore di 1.000 anni luce (306 pc) e contiene qualche centinaio di miliardi di stelle. Il Sole si trova a 27.000 anni luce (circa 8300 pc) dal centro. La Via Lattea è circondata da un alone di ammassi globulari visibili e immersa in un alone più esteso di materia oscura rivelata solo dalla sua azione gravitazionale.

Si distinguono quattro bracci principali a spirale disposte a schema logaritmico:

  • braccio del Perseo
  • braccio del Sagittario – Carena
    • Sperone di Orione
  • braccio del Cigno – Regolo
  • braccio dello Scudo – Croce
    • Sperone del Centauro
La Via Lattea vista a volo di uccello con i bracci principali

A partire dal braccio del Sagittario, all’altezza di W51 (una regione HII in direzione dell’Aquila) si diparte un ramo secondario chiamato Sperone di Orione. All’interno di esso, si trova un’altra struttura chiamata Bolla Locale, una zona interstellare che si estende per circa 300 anni luce. Sul bordo di questa struttura si trova il Sistema Solare.

Dettaglio dello Sperone di Orione e del punto di separazione a W51 (Fonte: https://www.wikiwand.com/it/Braccio_di_Orione)

La barra ed il centro. Verso il centro della Galassia esiste una barra di stelle, o meglio si suppone molto probabile la sua esistenza (così come si vede anche in altre galassie al telescopio). William Kaufmann (1942 – 1994) ed altri hanno condotto simulazioni riguardo il comportamento della Galassia modellato come un sistema a N-corpi (N > 150.000) mostrano come la formazione di una barra al centro emerga in modo naturale come conseguenza di comportamenti caotici delle stelle nei pressi della regione centrale, rispetto al moto delle stelle più esterne che seguono orbite più regolari. Lindblad (1895 – 1965) un astronomo svedese, indagò più a fondo la formazione delle barre nelle galassie postulando come dipenda e venga mantenuta dagli effetti di risonanza di oggetti sottoposti a forza gravitazionali rotanti.

(continua)

Riferimenti

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