Il cielo è il tuo laboratorio, si dice agli aspiranti astrofisici. Un laboratorio un po’ speciale però, in cui molti fenomeni avvengono quando più gli aggrada, senza alcun preavviso, non sappiamo se confidando nel fatto che, in ogni caso, lì su quell’anonimo pianeta di un’altrettanto anonima stella della Via Lattea ci sarà qualcuno abbastanza attento da notarlo. Fatto sta che, di tanto in tanto, il cielo ci sorprende. Questa volta il regalo è una splendida supernova in una galassia vicina, M82, nell’Orsa Maggiore.
This mosaic image of the magnificent starburst galaxy, Messier 82 (M82) is the sharpest wide-angle view ever obtained of M82. It is a galaxy remarkable for its webs of shredded clouds and flame-like plumes of glowing hydrogen blasting out from its central regions where young stars are being born 10 times faster than they are inside in our Milky Way Galaxy.
Credit: NASA, ESA and the Hubble Heritage Team STScI/AURA). Acknowledgment: J. Gallagher (University of Wisconsin), M. Mountain (STScI) and P. Puxley (NSF).
Pur essendo sicuramente una delle galassie più fotografate, a quanto pare nessuno si è accorto, per giorni, che tra le sue bande di polvere stava emergendo una nuova stella. Martedì 21 Gennaio alle 19:20 UTC un gruppo di studenti dell’University College di Londra, guidati da Steve Fossey, era impegnato in una sessione osservativa didattica quando ha notato qualcosa di strano in quella galassia. Dopo un rapido controllo delle immagini di archivio, con l’eccitazione ormai a livelli stratosferici, ha diramato un’allerta mondiale per comunicare la scoperta e far osservare con tutti gli strumenti disponibili la nuova stella ospite.
UCL / Univ. of London Obs. / S. Fossey / B. Cooke / G. Pollack / M. Wilde / T. Wright
This comparison image shows a supernova suddenly appearing in the nearby galaxy M82.
Le supernovae, questo il nome delle stelle che esplodono con una tale violenza da diventare perfino più luminose dell’intera galassia che le ospita, rappresentano una sorta di sacro Graal per gli astrofisici ed in special modo per i cosmologi. Proprio studiando le supernovae di tipo Ia, come questa in M82, si è avuto la conferma che l’Universo non solo si sta espandenso ma sta addirittura accelerando. Essendo fenomeni relativamente rari, in particolare in galassie vicine, ci si spiega facilmente questa sorta di chiamata alle armi generale. E’ uno di quei casi in cui ogni nuova misura è importante, sia per confermare i modelli interpretativi che sono stati elaborati finora, sia per conoscere più in dettaglio e con maggior precisione i meccanismi e i processi in atto in tutte le loro fasi. Inoltre, questa supernova ha almeno quattro punti di forza in più:
- è in una galassia lontana appena 12 milioni di anni-luce e di conseguenza è abbastanza luminosa e relativamente facile da osservare perfino con piccoli telescopi
- il suo spettro è fortemente arrossato segno che la sua luce deve attraversare dense nubi di polvere galattica prima di giungere a noi. Studiarlo in dettaglio permetterà di capire meglio come avviene l’estinzione della radiazione luminosa, fatto di vitale importanza per calibrare correttamente la distanza di analoghe supernovae dell’universo lontano
- dai confronti con altri spettri d’archivio sembrerebbe che sia ancora nella fase di salita verso il massimo di luminosità che dovrebbe raggiungere entro le prossime due settimane
- ci ha fatto il grande piacere di esplodere quando la galassia inizia la sua fase di migliore osservabilità (in realtà è esplosa 12 milioni di anni fa ma la sua luce ci è arrivata solo adesso), per cui è possibile seguirla per parecchie ore di seguito in ogni notte serena.
Keep in mind this image is stretched in its brightness; the supernova is considerably brighter than any part of the galaxy and as it brightens it may outshine billions of stars in M82.
Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona
This is a Hubble Space Telescope composite image of a supernova explosion designated SN 2014J in the galaxy M82. At a distance of approximately 11.5 million light-years from Earth it is the closest supernova of its type discovered in the past few decades. The explosion is categorized as a Type Ia supernova, which is theorized to be triggered in binary systems consisting of a white dwarf and another star — which could be a second white dwarf, a star like our Sun, or a giant star.
Naturalmente la febbre da supernova ha contagiato anche me. Combattendo con le nuvole in transito e con un seeing abbastanza pietoso, la notte scorsa ho acquisito uno spettro che mostra chiaramente le principali caratteristiche fisiche già riscontrate nelle riprese dei grandi osservatori professionali, l’evidente arrossamento, la profonda banda dell’SiII da cui è stato possibile ricavare una velocità di espansione di circa 12000km/s, e la netta riga di assorbimento del Sodio neutro, di probabile origine interstellare.
Le analisi degli spettri e i modelli teorici insegnano molto. Si deduce che l’esplosione di supernova dà il via ad una furiosa nucleosintesi con la combustione dell’Ossigeno e del Silicio che produce, per esempio, il Calcio delle nostre ossa, il Ferro nel nostro sangue, il Titanio, il Cromo, il Vanadio e via discorrendo. Questo miscuglio di elementi pesanti viene poi scagliato nello spazio insieme agli altri elementi chimici già creati pazientemente dalla stella progenitrice per milioni di anni. La morte della stella, lungi dall’essere la fine della storia, diventa invece la sorgente primaria degli elementi chimici più complessi che inseminerà, letteralmente, lo spazio circostante. Quel materiale prima o poi si addenserà nuovamente per creare una nuova stella con la sua corte di pianeti, su cui può accadere che compaiano forme di vita più o meno evolute ed intelligenti.
This image of Tycho’s supernova remnant contains striking evidence for what triggered the original supernova explosion, as seen from Earth in 1572. Tycho was formed by a Type Ia supernova, a category of stellar explosion used in measuring astronomical distances because of their reliable brightness. Low and medium energy X-rays in red and green show expanding debris from the supernova explosion. High energy X-rays in blue reveal the blast wave, a shell of extremely energetic electrons. Also shown in the lower left region of Tycho is a blue arc of X-ray emission. Several lines of evidence support the conclusion that this arc is due to a shock wave created when a white dwarf exploded and blew material off the surface of a nearby companion star.
Credit: NASA/CXC/Chinese Academy of Sciences/F. Lu et al
Adesso capite il nostro accanimento. Siamo figli delle supernovae. Studiare la loro morte in realtà serve a farci capire qualcosa di più della nostra nascita.
Domenico Licchelli – 2014
La conferma che la nostra galassia è composta da stelle si è avuta nel 1610 quando Galileo Galilei puntò il proprio telescopio e scoprì che l’aspetto nebuloso era in realtà prodotto da una moltitudine di astri molto vicini tra loro, ben al di sotto del potere risolutivo dell’occhio nudo. Indagini moderne stimano la presenza di un numero compreso tra 100 e 400 miliardi di stelle al suo interno. Agli inizi del XX secolo le osservazioni condotte dall’astronomo e astrofisico statunitense Edwin Hubble hanno dimostrato che la Via Lattea è solo una delle tante galassie presenti nell’Universo.
I risultati maggiormente soddisfacenti si sono ottenuti però, con le osservazioni nella banda radio. Il mezzo interstellare presente nella nostra galassia è prevalentemente costituito da Idrogeno allo stato neutro, otticamente non osservabile, ma visibile nel radio. Lo stato neutro dell’Idrogeno corrisponde ad un protone e ad un elettrone che occupa lo stato più basso in energia corrispondente al livello 1s. Dall’interazione tra lo spin dell’elettrone e quello del protone tale livello 1s si sdoppia in due sottolivelli: quello con energia maggiore è descritto da elettrone e protone avente lo spin nello stesso verso (Spin totale pari a 1), quello con energia inferiore presenta elettrone e protone con spin opposto (Spin totale nullo). L’elettrone transitando dal livello con energia maggiore a quello con energia minore emette un quanto di energia (fotone) alla lunghezza d’onda pari a 21 cm. Questo è ciò che fu osservato dai radiotelescopi, permettendo così di evidenziare la presenza di Idrogeno e mappare la struttura della nostra galassia. Questa transizione è molto rara, ma essendo lo spazio interstellare costituito da una gran quantità di atomi di Idrogeno, tale riga è facilmente osservabile. La riga di emissione a 21 cm dell’Idrogeno ha permesso di identificare i due bracci principali che costituiscono la Via Lattea: il Braccio di Perseo e il Braccio Scudo-Centauro. Vi sono dei bracci complementari, come il Braccio del Cigno (parte esterna del 
Il disco galattico è circondato da astri e ammassi globulari che si estendono per centinaia di migliaia di anni-luce secondo una disposizione sferica, generando l’alone galattico. Il Chandra X-ray Observatory ha dimostrato che nell’alone galattico vi è una grande quantità di gas caldo con temperature comprese tra 1 milione e 2.2 milioni di gradi Kelvin e una massa confrontabile con la massa delle stelle nella galassia.
Il corpo principale del Cigno è formato da cinque stelle di luminosità intensa, che conferiscono a questa costellazione il nome alternativo di “Croce del Nord”, in opposizione alla “Croce del Sud” visibile nell’emisfero australe.