Una serie di 30 immagini inedite di sistemi planetari in fase embrionale, che si trovano nella nebulosa di Orione, sono il risultato del più lungo progetto del Telescopio Spaziale Hubble dedicato allo studio della formazione stellare e dei sistemi planetari.
Noti anche come proplyds (fusione delle due parole inglesi protoplanetary discs), questi inviluppi di gas e polveri che circondano delle stelle neonate ci forniscono i mezzi per comprendere i meccanismi che sono alla base della formazione planetaria. Soltanto Hubble, con la sua grande risoluzione e sensibilità, può ottenere immagini tanto dettagliate dei dischi circumstellari nelle lunghezze d'onda dell'ottico e del vicino infrarosso.

Immagine della nebulosa di Orione, che dista da noi circa 1.350 anni luce, con sovraimposte quelle di sei dischi protoplanetari ('propylids').

Guardando queste immagini, la nebulosa di Orione appare come uno tra gli oggetti celesti più “fotogenici” ed uno degli obiettivi preferiti del Telescopio Spaziale. Appena le stelle neonate emergono dalla nebulosa di gas e polveri che le circonda, una specie di “placenta stellare”, attorno ad esse iniziano a formarsi i dischi protoplanetari la cui materia in tempi relativamente brevi tende a condensarsi per formare dei piccoli corpi planetari che a loro volta porteranno alla formazione di pianeti di dimensioni più o meno grandi. I proplyds non sono altro che dei giovanissimi sistemi planetari agli albori della loro vita e in una  recente survey della nebulosa di Orione, effettuata con la Adnanced Camera for Surveys (ACS) di Hubble, ne sono stati scoperti ben 42.
Visibile anche ad occhio nudo, in assenza di luna e di inquinamento luminoso, la nebulosa di Orione, che dista da noi circa 1.350 anni luce, è nota fin dai tempi antichi, ma a descriverla per primo fu Nicolas-Claude Fabri de Peiresc nel XVII secolo. La nebulosa - nota anche come M 42 - è la regione di formazione stellare più vicina a noi.

Atlante di 30 dischi protoplanetari ('propylids') realizzato con immagini riporese dal Telescopio Spaziale ‘Hubble’.

 
Nel corso di questo studio, sono stati individuati due tipi di disco intorno alle giovani stelle in formazione: quelli che si trovano nelle vicinanze delle stelle più brillanti dell'ammasso e quelli che invece si trovano a grandi distanza da queste. L’intensa radiazione emessa dalle stelle brillanti riscalda il gas che forma i dischi protoplanetari provocandone la grande luminosità, mente i dischi che si trovano più distanti non ricevono una quantità sufficiente di radiazione da riscaldare il gas, per cui appaiono come silhouette scure contro lo sfondo brillante della nebulosa.

Studiando la morfologia di questi dischi è possibile caratterizzare le proprietà dei grani di polvere che unendosi assieme porteranno alla formazione di corpi planetari di dimensioni sempre maggiori.

Altre caratteristiche interessanti di questi proto-sistemi planetari sono i getti di materia emessi dalle regioni polari delle giovanissime stelle che si trovano al centro di essi e le potenti onde d’urto che si formano quando il fortissimo vento stellare emesso dalle giovani stelle massicce interagisce con il gas della nebulosa.

E’ tutt’altro che facile poter osservare i propylids in luce visibile, ma le per ora uniche potenzialità del Telescopio Spaziale Hubble e la relativa vicinanza della nebulosa di Orione permettono di poter avere un’ottima visione di questi sistemi planetari ancora “in fasce”.

Le galassie che popolano l’Universo hanno forme diverse, ma possono essere raggruppate in tre categorie principali: ellittiche, spirali e irregolari. Adesso, secondo un recente studio  condotto  da un gruppo di ricercatori europei coordinato da François Hammer dell’Observatoire de Paris, l’ipotesi, finora accettata, secondo la quale la fusione tra galassie darebbe nel corso del tempo origine a galassie ellittiche non sarebbe corretta. Il risultato più probabile sarebbe  invece quello della formazione di galassie a spirale. Inoltre, nel passato (che significa a grandi distanze) le forme delle galassie sembrano essere più diversificate e “peculiari” rispetto a quanto appaiano quelle più vecchie (e più vicine). Ciò significa che circa 6 miliardi di anni fa queste galassie dalle forme strane devono essersi trasformate in spirali normali a seguito di processi di fusione o interagendo tra esse.

Questa immagine (in basso), che riassume dati ottenuti con osservazioni del Telescopio Spaziale 'Hubble' e della 'Sloan Digital Sky Survey', mostra che la 'sequenza di Hubble' 6 miliardi di anni fa era diversa da quella che si ottiene considerando le galassie che si trovano a distanze minori e quindi più vecchie (in alto).

Lo studio della formazione e della morfologia delle galassie è uno degli argomenti più critici e dibattuti dell’astronomia moderna e un importante strumento di classificazione è la “sequenza di Hubble”, che fu ideata dall’astronomo statunitense Edwin Hubble nel 1926.
Ora, per la prima volta, è stato realizzato un vero e proprio censimento demografico relativo a due periodi differenti della storia dell’universo, creando di fatto due sequenze di Hubble, che aiutano a spiegare in che modo si formino ed evolvano le galassie.
In questo studio, sono state analizzate 116 galassie “locali”, distanti meno di 6 miliardi di anni luce da noi, e 148 galassie distanti, con l’obiettivo di disegnare uno scenario che connettesse l’attuale rappresentazione dell’Universo con la morfologia delle galassie più antiche e distanti.
Al contrario di quanto ritenuto finora, è risultato che la sequenza di Hubble di 6 miliardi di anni fa appare essere differente da quella che si osserva a distanze, e quindi a tempi, inferiori a questo valore.
6 miliardi di anni fa le galassie dalle forme strane, che non rientrano nella categoria delle ellittiche o spirali, erano molto più numerose rispetto a oggi. Sembra infatti che da allora queste particolari galassie si siano trasformate in normali spirali, fornendo così una rappresentazione molto più drammatica dell’evoluzione dell’universo rispetto a quanto finora creduto.
L’ipotesi più convincente è che queste galassie peculiari si siano trasformate in spirali attraverso un serie di collisioni e fusioni. Ma questa nuova visione porta a modificare alcune convinzioni consolidate ormai da tempo. Le collisioni tra galassie, infatti, danno origine a oggetti di dimensioni enormi, e si riteneva finora che il loro numero fosse diminuito drasticamente intorno a 8 miliardi di anni fa. Le nuove osservazioni testimoniano invece come questi eventi fossero ancora frequenti dopo quell’epoca e fino a circa 4 miliardi di anni fa.

Un team internazionale, guidato da astronomi presso l'Università di Hertfordshire (Gran Bretagna), ha scoperto quello che potrebbe essere il più freddo oggetto substellare finora conosciuto, utilizzando l’United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT) da 3,8 metri di apertura presso l’Osservatorio di Mauna Kea  (Hawaii). Si tratta di una nana bruna, un tipo particolare di stelle di piccola massa (meno di 0,08 volte la massa del Sole, corrispondente a 70 masse gioviane), che non brillano grazie alla fusione termonucleare dell'idrogeno in elio, che avviene nel loro nucleo come nelle stelle normali, ma si limitano a contrarsi lentamente emettendo una piccola quantità di energia che viene prodotta a seguito della conversione dell’energia gravitazionale in calore, come conseguenza della loro lentissima contrazione. Come le stelle, anch’esse si formano dal collasso gravitazionale di nubi di gas e polveri, ma la cui  massa è insufficiente (inferiore all'8% circa della massa del Sole) per far raggiungere al nucleo le temperature necessarie (circa 15 milioni di gradi) per innescare le reazioni di fusione termonucleare dell’idrogeno. Troppo piccole per essere delle vere stelle, le nane brune hanno una massa intermedia tra queste e i pianeti giganti gassosi ,come Giove. La bassa temperatura di questi oggetti fa sì che essi, spesso, non siano visibili in luce visibile ma nell’infrarosso.

Le due immagini mostrano la nana bruna fredda SDSS 1416+13 B e la sua compagna più calda SDSS 1416+13 A. L’immagine a sinistra è stata ripresa dal telescopio UKIRT, mentre quella a destra dal telescopio giapponese ‘Subaru’ da 8 metri di diametro.

L'oggetto è stato denominato SDSS 1416+13 B ed è in orbita attorno a un’altra nana bruna un pò più luminosa e calda, SDSS 1416+13 A. Il membro più brillante della coppia fu scoperto in luce visibile. Al contrario, SDSS 1416+13 B è soltanto visibile in luce infrarossa. La coppia si trova ad una distanza da noi compresa tra i 15 ei 50 anni luce.
Si tratta di una scoperta molto importante, in quanto la nuova nana bruna ha una temperatura stimata non molto superiore ai 200 °C, , un vero record per oggetti del genere, e colori diversi da qualsiasi altro corpo celeste di questo genere visto prima.

SDSS 1416+13 B fu notato durante una ricerca dedicata alla scoperta di  nane brune “fredde” in immagini ottenute nell’infrarosso. Uno spettro nel vicino infrarosso ottenuto con il telescopio giapponese Subaru, anch’esso all’Osservatorio di Mauna Kea, ha mostrato che si tratta di un tipo di nana bruna di tipo T, che ha un grande abbondanza di metano nella sua atmosfera, ma che, a differenza di altri oggetti simili, mostra delle caratteristiche spettrali che possono considerarsi uniche.
Il telescopio orbitante Spitzer è stato utilizzato per delle osservazioni nel medio infrarosso di SDSS 1416+13 B, e grazie a questi dati è stato possibile stabilire che questa nana bruna è l'oggetto più rosso conosciuto alle lunghezze d'onda studiate. Entrambi i membri del sistema binario sembrano molto poveri in elementi pesanti (atomi più pesanti dell’elio), il che potrebbe essere spiegato supponendo che le due nane siano molto vecchie.

Le caratteristiche peculiari di questo oggetto richiederanno un grande impegno per poter comprendere a fondo la sua reale natura.

Un buco nero scoperto nella galassia a spirale NGC 300 stabilisce un nuovo record di distanza per oggetti di questo genere. Si trova infatti a 6 milioni di anni luce da noi, e con una massa 20 volte superiore a quella del Sole è anche il secondo buco nero di origine stellare più massiccio finora conosciuto. Il buco nero da record è stato scoperto dagli astronomi dell'Osservatorio Australe Europeo (ESO, Cile) utilizzando il Very Large Telescope (VLT).

I buchi neri di tipo stellare sono ciò che rimane di stelle massicce (con massa superiore ad almeno  10 masse solari) che al termine della loro breve evoluzione collassano improvvisamente ed esplodono come supernovae. Al contrario, i buchi neri supermassicci che si trovano nel centro delle galassie, la cui massa è compresa tra milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole, hanno un’origine diversa e c’è ragione di credere che influenzino profondamente la loro evoluzione. La nuova scoperta porta il numero di buchi neri conosciuti con massa superiore a 15 volte quella del Sole a 3, ma i 20 finora scoperti nella nostra Galassia non superano le 10 masse solari.

L’immagine a destra mostra la spettacolare galassia a spirale NGC 300, mentre in quella a sinistra al centro del cerchietto è visibile il sistema binario di cui fa parte il buco nero supermassiccio di tipo stellare denominato NGC 300 X-1. Quest’ultima immagine è stata ottenuta con lo strumento FORS2 del VLT.

A parte la sua imponente mole e la sua grande distanza, il buco nero fa parte di un sistema binario in cui l’altro componente è una stella di tipo Wolf-Rayet, una stella estremamente calda  e massiccia (circa 20 masse stellari), che produce venti stellari molto forti, con velocità superiori a 2.000 km/s, e caratterizzati da una forte emissione di polveri. Anche questa stella tra non molto (in tempi scala astronomici) esploderà come supernova e darà origine ad un altro buco nero.

I primi indizi sull'esistenza di questa strana coppia sono venuti nel 2007 con le osservazioni effettuate dall’osservatorio orbitante della NASA Swift, che rilevò un’intensa sorgente variabile di raggi X nella galassia NGC 300, un chiaro segno della presenza di un buco nero.

Adesso, utilizzando lo strumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) del VLT, l’esistenza del buco nero è stata confermata, e dettagliate osservazioni hanno rivelato che la coppia orbita attorno al comune baricentro con un periodo di 32 ore. Inoltre, il buco nero sta “risucchiando” notevoli quantità di materia dalla stella Wolf-Rayet.

I sistemi binari formati da un buco nero e da una stella compagna non sono rari, ma solo un altro con caratteristiche simili a questo tipo è finora conosciuto. Tuttavia, si sta iniziando a intravedere una connessione tra la massa del buco nero e la chimica della galassia. E’ stato notato, infatti, che i buchi neri più massicci tendono ad essere presenti nelle galassie più piccole, dove  gli elementi 'pesanti' sono meno abbondanti. Gli elementi chimici pesanti sono quelli più pesanti dell'elio, come l'ossigeno, silicio e carbonio. Nelle galassie di grandi dimensioni, dove questi sono più abbondanti, come la Via Lattea, esistono invece buchi neri con masse più piccole. In altre parole, una maggiore concentrazione di elementi pesanti aumenta la quantità di materia che le stelle espellono nello spazio durante le loro fasi evolutive finali, di conseguenza quando il corpo stellare collassa ed esplode come supernova il buco nero risultante è meno massiccio.

Ma quale sarà il futuro di questa strana coppia? Entro il prossimo milione anni, secondo quanto risulta dalla teoria dell’evoluzione stellare e dei modelli, la stella Wolf-Rayet esploderà anch’essa come supernova e collasserà in un buco nero. Se il sistema sopravviverà a questa seconda esplosione, i due buchi neri nel giro di pochi miliardi di anni si fonderanno emettendo grandi quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali.

I risultati di un nuovo studio rivelano che gli asteroidi che passano vicino alla Terra, o a un altro dei pianeti maggiori, possono subire dei forti “scossoni”, dei veri e propri sommovimenti sismici, che possono modificare la loro struttura superficiale. Da anni si parla molto del rischio che oggetti di questo genere possono rappresentare per il nostro pianeta, ma questa volta sembra che siano gli asteroidi a dover temere un passaggio ravvicinato con la Terra. A questa conclusione è giunto un gruppo di ricercatori franco-statunitense, coordinato da Rick Binzel del Massachussets Institute of Technology (MIT), dopo aver analizzato le caratteristiche superficiali di un centinaio dei cosiddetti near-Earth asteroid (NEA), gli asteroidi che hanno orbite che li portano in vicinanza del nostro pianeta.

Immagine della superficie del NEA Eros, ripresa dalla sonda ‘Near-Shoemaker’, che per circa un anno è stata in orbita attorno a questo piccolo asteroide. La superficie di questo oggetto fornisce un ottimo esempio di cosa è la ‘regolite’, un materiale poco compatto a granulometria eterogenea costituito da polvere e frammenti di roccia. L’immagine mostra un’area di circa 50 metri di lato, la roccia in basso a sinistra è grande poco più di 7 metri.

Tutti i corpi solidi del Sistema Solare non dotati di atmosfera sono ricoperti da uno strato più o meno spesso di regolite, un materiale poco compatto a granulometria eterogenea costituito da polvere e frammenti di roccia. La regolite si forma a seguito del continuo bombardamento meteoritico, a cui è continuamente sottoposta la superficie di questi oggetti, e a causa dei fortissimi sbalzi di temperatura che tendono a frantumare le rocce superficiali.

Oltre a ciò, la continua azione degli impatti di micro meteoriti e delle particelle elettricamente cariche del vento solare tendono con il tempo a produrre cambiamenti nella mineralogia del materiale esposto in superficie, facendogli cambiare colore (arrossandolo). È come se anche gli asteroidi stando esposti alla radiazione solare si “abbronzassero”, è il cosiddetto processo di “invecchiamento”. Quando però questi oggetti transitano in prossimità della Terra, o di un altro pianeta, gli “scossoni” che subiscono, a causa delle forti interazioni gravitazionali, fanno sì che il materiale superficiale subisca un rimescolamento che mette alla luce le parti non invecchiate dei frammenti e dei detriti che formano la regolite. In altre parole, la superficie dell’asteroide subisce un “ringiovanimento”.

Ebbene, questo fenomeno è stato rilevato dall’analisi delle caratteristiche superficiali ottenute con osservazioni spettroscopiche di 95 NEA, combinate con le loro storie orbitali. Ben 20 degli asteroidi con superfici “giovani” presenti nel campione nel corso degli ultimi 500.000 anni sono passati dalla Terra ad una distanza inferiore a quella che separa il nostro pianeta dalla Luna. Si tratta della “prova sperimentale” che gli asteroidi subiscono delle trasformazioni a causa delle forze indotte dal campo gravitazionale terrestre anche a distanze non molto brevi. In precedenza, si riteneva che per subire significativi cambiamenti fisici un asteroide dovesse passare a una distanza molto più ravvicinata, non superiore ai due raggi terrestri.

La prova finale di questo fenomeno potrebbe essere fornita nell’aprile del 2029, quando l’asteroide Apophis passerà dalla Terra a soli 30.000 km di distanza (al di sotto della quota dei satelliti geostazionari). Se prima del passaggio ravvicinato potessimo mettere dei sismografi sulla sua superficie, saremmo in grado di provare in maniera certa questa teoria.