Categorie: Fisica classica Nebulose planetarie Relatività
Tags: nebulosa planetaria nebulosa protoplanetaria sincrotrone
Scritto da: Vincenzo Zappalà
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Il CERN di IRAS 15445-5449 **
Non solo la Terra ha un laboratorio come il CERN di Ginevra. Basta andare a cercarli nell’Universo. Non è facile, però, perché la loro durata è di solo poche decine di anni. Ci vogliono molta fortuna e telescopi eccezionali.
Tutti conosciamo le magnifiche nebulose planetarie, relative alle fasi successive alla perdita di massa subita da stelle di massa relativamente piccola negli ultimi istanti della loro vita (mentre percorrono il ramo asintotico delle giganti). Altrettanto bene si conoscono le giganti e supergiganti rosse, le stesse stelle, osservate poco prima della loro definitiva trasformazione in nane bianche e dell’espulsione della massa che dà origine alla nebulosa planetaria. In altre parole, il cielo ci mostra abbastanza bene due fasi apparentemente diverse, ma separate da un intervallo di tempo estremamente corto. Tutto ciò che è “corto” ha una probabilità molto difficile di essere osservato. Bisogna essere molto fortunati a vedere qualcosa che dura molto poco in un Universo che ha tempi scala mostruosamente più grandi di quelli relativi alla nostra vita.
Il momento esatto in cui le stelle di tipo solare danno via libera a questa trasformazione è uno di questi casi, in cui la fortuna non ci aveva ancora aiutato. Un vero peccato, dato che le modalità di espulsione della massa da una stella morente è ancora ricca di lati oscuri e poco conosciuti. Finalmente, la ricerca continua è stata premiata, grazie alla stella IRAS 15445−5449.
Parliamone un po’ più in dettaglio.
Come già accennato, il modo in cui le stelle come il Sole si liberano della massa che andrà a costruire una splendida nebulosa planetaria è ancora un mistero irrisolto. Soprattutto, quando dà luogo a forme bipolari, ossia a due nubi più o meno simmetriche che si protendono verso lo spazio circostante la stella morente. La Fig. 1 ne fornisce un classico esempio, relativo a M2-9. La barretta bianca verticale indica 0.5 anni luce. Una splendida nebulosa dalla forma a farfalla. Essa è molto giovane, ma la forma non lascia alcun dubbio. Bellissima immagine che mostra, però, una situazione a “giochi fatti”: ormai il gas è stato espulso e si è sistemato lungo le due direzioni privilegiate.
Si è riusciti a fare meglio, come mostra la Fig. 2, relativa alla nebulosa Calabash. Essa è una nebulosa proto planetaria, ossia relativa a una fase precedente alla vera e propria espulsione della nebulosa planetaria: la gigante rossa ha già cominciato il suo spettacolo finale.
Tuttavia, siamo sempre in un momento successivo al vero e proprio inizio del lancio di materia (come quello che sta facendo questa gigante rossa che sembra innaffiare il prato del Cosmo per renderlo sempre più vivo e fertile). Perché tanto accanimento nel voler scorgere il momento esatto? Essenzialmente perché per ottenere dei getti così ben collimati sembra necessario che avvenga un fenomeno fantastico: la radiazione di sincrotrone. propria quella che abbiamo conosciuto da poco (QUI).
Usando il radiotelescopio australiano CSIRO, formato da sei telescopi da 22 metri ciascuno, è stata studiata la stella IRAS 15445−5449 (distante 23 000 anni luce). Essa è apparsa subito molto strana. Nessun’altra stella di tipo solare morente aveva mostrato un getto così stretto e di tale energia. Anche le sue caratteristiche intrinseche ne facevano un caso unico. L’intensità delle onde radio nelle varie frequenza assomiglia perfettamente a ciò che capita a un getto di particelle ad altissima energia, accelerate a velocità prossime a quella della luce grazie a un campo magnetico potentissimo. Finora questi getti erano stati osservati su stelle nascenti e su oggetti straordinariamente più massicci, come i buchi neri supermassicci. Non si pensava potessero crearsi anche nelle fasi finali di una stella di tipo solare. Quello che si vede nella stella osservata in Australia è, invece, proprio un getto di particelle che spiraleggiano e accelerano attorno a un campo magnetico estremamente violento. La Fig. 3 mostra ciò che è stato osservato.
La stella sta subendo uno dei momenti più drammatici della sua vita. Drammatico e brevissimo, forse non più lungo di pochi decenni. Esso però deciderà la forma finale della nebulosa planetaria nel giro di pochi secoli, quando sarà resa ben visibile dalla luce emessa dalla nuova nana bianca.
Questo tipo di emissione accelerata da un campo elettromagnetico è praticamente ciò che succede nei grandi acceleratori come quello del CERN per ottenere velocità prossime a quella della luce. Ancora una volta, l’uomo cerca di copiare ciò che la Natura sta facendo da miliardi di anni.
Le nuove osservazioni non sono certo un punto di arrivo, ma solo un punto di partenza, importantissimo non solo per la stella in sé, ma per tutti i fenomeni legati ai getti ad altissima velocità e alla loro collimazione (forma molto stretta e allungata).
Cosa succederà al nostro Sole? Anche lui produrrà questi getti o invece espellerà la materia in modo più tranquillo e simmetrico come fanno molte altre sorelle? Non lo sappiamo ancora, anche se sembra che questi getti siano guidati dalla presenza di una stella compagna o -magari- anche solo da un pianeta di massa enorme. Ovviamente, ancora un volta, la “superstar” dell’attuale tecnologia radiotelescopica, ALMA, sarà in grado di dare risposte ben più risolutive.
L’articolo originale può essere scaricato integralmente QUI, ma non è molto facile.
11 commenti
volevo fare una domanda più concettuale sull'argomento: quale può essere il "ruolo" di queste stelle nella grande organizzazione stellare? abbiamo visto che celeste è la vera diva dell'universo: le supergiganti producono e disseminano esplodendo il materiale elaborato che è poi la chiave di tutto quando si parla di sistemi complessi e vita.... queste stelle fondamentalmente producono ed arricchiscono il pentolone universale solo di elio?nella ricetta cosmica,parlando solo di ingredienti,possono contribuire anche le nebulose planetarie a formare la cosiddetta complessità o si può dire che queste stelle,come le nane rosse possono ambire solo al ruolo(non certo secondario) di "mamma" per i pianeti?
caro Davide,
non è proprio esatto. Queste stelle producono anche carbonio (e un po' di ossigeno) che viene inviato, parzialmente, nello spazio. E il carbonio è importante e come! Oltretutto, sono ben più numerose di Celeste e quindi il loro contributo è essenziale fino al livello base della vita. Il mix e la quantità sono proprio quelle giuste... fidamiacoci delle nostre amiche stelle...
Quindi se si rileva una radiazione di sincrotrone "particolare" da una gigante, è molto probabile che sia vicina a momento in cui formerà la nebulosa, e che questa sia bipolare!
Mi viene in mente del "segnale di neutrini" che emettono le stelle di neutroni destinate a diventare buchi neri!
Sono gentili le stelle a farci sempre sapere quando cambiano vestito
caro jacopo,
le stelle non si divertono se non ci divertiamo un po' anche noi.
Caro enzo ma questi acceleratori di particelle naturali potrebbero produrre anche mostri tipo buchi neri o decadimento del vuoto quantistico distruggendo l'universo?
Ciao a tutti!
caro Corvo,
no, no, nessun pericolo: le energie in gioco sono enormi, ma non abbastanza. E' un po' come quando si pensava che al CERN si potessero creare buchi neri e cose del genere. Ogni giorno nell'alta atmosfera si scontrano particelle con energia superiore, eppure non capita niente. Vicino a stelle che creano velocità spaventose possono esserci scontri tra particelle e formazione di altre particelle, ma niente di cataclismico come dici tu. le onde gravitazionali sono già eventi mostruosi, eppure non riusciamo ancora a rivelarle... Se anche si arrivasse a una pressione tale da formare un buco nero (come probabilmente accadde all'inizio dell'Universo) sarebbero comunque episodi di brevissima durata ed estremamente localizzate.
In fondo, i buchi neri mostruosi ci sono, eppure vivono e lasciano vivere senza problemi.
Ovviamente, se una stella emmettesse certi fasci proprio nella nostra direzione e se fosse vicina, beh... ce la vedremmo brutta. Noi, però, non l'Universo...
"caro Davide,non è proprio esatto. Queste stelle producono anche carbonio (e un po’ di ossigeno) che viene inviato, parzialmente, nello spazio. E il carbonio è importante e come! Oltretutto, sono ben più numerose di Celeste e quindi il loro contributo è essenziale fino al livello base della vita. Il mix e la quantità sono proprio quelle giuste… fidamiacoci delle nostre amiche stelle…"
)
grazie enzo,certo che mi fido delle nostre amiche,ci mancherebbe...sono sicuro che salterà fuori anche l'utilità delle nane brune,considerate i brutti anatroccoli e apparentemente oggetti "inutili" nel grande quadro universale....(no,così,giusto per darti l'input per un approfondimento,magari con un articolo sulla questione....sarebbe gradito
caro davide, temo che per il momento ci sia poco da dire... ma le stelle sanno sempre stupirci e quindi... stiamo in campana!
bellissimo articolo Enzo, che spettacolo le stelle!!!
Se il campo magnetico è sufficiente forte, anche i protoni dovrebbero spiraleggiare ed emettere radiazione, anche se in forma decisamente inferiore a causa della loro massa..
quindi l'ipotesi suggerita in sintesi presuppone che la forma della nebulosa planetaria dipenda dell'intensita di energia delle particelle emesse e dall'intensità del campo magnetico?
Se fosse cosi per il nostro sole, essendo stella senza caratteristiche diverse dalla media delle stelle della sua classe, si potrebbe presupporre che non avrà una radiazione di sincrotone e il suo campo magnetico, non troppo potente, produrrà quindi una forma della nebuloso a ciambella...
Si potrebbero fare le scommesse ma sarà dura aspettare 5 miliardi di anni per riscuotere la vincita!
caro Alexander,
tutte le stelle come il Sole sembrano "normali" in SP. Le cose diventano peculiari nelle ultime fasi... Quindi, mai dire mai.... E poi... qual'è la normalità? Ricordati che anche la famosa nebulosa della Lira (la classica ciambella) è invece un getto a farfalla (avevo scritto un articoletto)