27
apr 2012

Gli estremi dell'Universo

Qual è la stella più luminosa dello Spazio? L'oggetto più veloce? A quanti chilometri all'ora viaggia la Terra? Dov'è la stella più grande di tutto l'Universo? E quanto tempo ci vuole a sorvolarla?

Nello spazio non &egrave; detto che i corpi pi&ugrave; grandi siano anche i pi&ugrave; pesanti (o, pi&ugrave; correttamente, <strong>massivi</strong>): dipende dal materiale di cui sono fatti e dalla loro gravit&agrave;. Sulla Terra il materiale pi&ugrave; denso &egrave; l'osmio (Os), un metallo della famiglia del platino: un cucchiaino di osmio pesa, sulla Terra, oltre 100 grammi. <br /> &nbsp;<br /> <strong>Peso piuma.</strong> Non &egrave; nulla se paragonato a ci&ograve; che si pu&ograve; trovare nel cuore di una <strong>stella di neutroni</strong>: su questi corpi celesti la materia &egrave; talmente densa che, secondo i calcoli degli scienziati, pu&ograve; arrivare a pesare un milione di miliardi di tonnellate al metro cubo. E in effetti queste stelle, pur avendo un raggio di 10 o 20 km, sono pi&ugrave; dense e massive (e, sulla nostra bilancia, pi&ugrave; pesanti) del Sole. <br /> &nbsp;<br /> Secondo gli scienziati la materia pi&ugrave; densa dell'Universo potrebbe essere nel cuore di alcuni <strong>buchi neri</strong>: non si sa bene che cosa sia ma, secondo calcoli teorici, potrebbe pesare 5x10<sup>96</sup> kg per metro cubo. <br /> &nbsp;<br /> Foto - La Nebulosa del Granchio: al centro c'&egrave; una stella di neutroni. &copy; NASA, ESA, J. Hester (Arizona State University).Il nostro Sole, con i suoi 5.800 kelvin (K, 5527 &deg;C), non &egrave; affatto uno dei posti pi&ugrave; caldi dell'Universo: se paragonato ad altri corpi celesti &egrave; appena... tiepido. Le <strong>supergiganti blu</strong> possono infatti arrivare a 50.000 K (&deg;C=K-273) mentre alcune <strong>nane bianche</strong> possono arrivare a 200.000 K. <br /> &nbsp;<br /> <strong>Gelo polare.</strong> &Egrave; ancora "freddo" rispetto ai 6 miliardi di Kelvin del cuore delle supergiganti pi&ugrave; grandi, dove dalle reazioni nucleari nascono fotoni cos&igrave; carichi di energia che le loro collisioni generano coppie di <strong>elettroni</strong> e <strong>antielettroni</strong>. <br /> &nbsp;<br /> Dato che gran parte dell'energia in gioco va a formare queste coppie, la pressione che spinge verso l'esterno si indebolisce e, di conseguenza, la prima o poi la gravit&agrave; far&agrave; collassare la stella in una esplosione di proporzioni... cosmiche. <br /> &nbsp;<br /> In questo caso si parla di <strong>supernova da instabilit&agrave; di coppia</strong>: nel 1997 gli scienziati sono riusciti a misurare la temperatura dei neutrini liberati da una di queste esplosioni all'interno della <strong>Grande nube di Magellano</strong>, rilevando oltre 200 miliardi di Kelvin. <br /> &nbsp;<br /> <strong>Freschino.</strong> &Egrave; ancora nulla rispetto ai <strong>lampi di raggi gamma</strong>, l'evento cosmico a pi&ugrave; alta energia finora osservato. La loro origine non &egrave; del tutto chiara (secondo alcuni sarebbero generati dall'accrescimento di materia in un buco nero) e la loro temperatura &egrave; stimata in 10<sup>12</sup> Kelvin. <br /> &nbsp;<br /> Foto: la bolla di gas prodotta dall'esplosione della supernova SNR 0509 immortalata dal <strong>telescopio spaziale Hubble</strong>. &copy; NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).Lo spazio non &egrave; n&eacute; freddo n&eacute; caldo: se non c'&egrave; materia ad assorbire l'energia emanata da una stella, per esempio il Sole, parlare di temperatura non ha senso. <br /> &nbsp;<br /> <strong>Freddo naturale.</strong> Il posto in assoluto pi&ugrave; freddo mai "visitato" fino a oggi &egrave; un cratere perennemente in ombra al polo sud lunare: l'ha scoperto nel 2009 la sonda <strong>Lunar Reconaissance</strong> che ha misurato una temperatura di -240 &deg;C, appena 33 gradi sopra zero assoluto (-273 &deg;C o 0 K). <br /> &nbsp;<br /> Gli scienziati non escludono per&ograve; che su qualche micropianeta lontano dal Sole o su qualche luna oggi sconosciuta le temperature possano essere ancora pi&ugrave; rigide (<a target="_blank" href="http://www.focus.it/scienza/spazio/tutte-le-lune-del-sistema-solare1223_97656_C9.aspx">guarda le lune del Sistema Solare</a>). <br /> &nbsp;<br /> Sicuramente pi&ugrave; fredda &egrave; la <strong>nebulosa Boomerang</strong> (<em>foto</em>), a 5.000 anni luce da noi: si sta espandendo molto rapidamente e i suoi gas, proprio come in un condizionatore, si stanno raffreddando. Secondo le stime la loro temperatura non supera 1 Kelvin, cio&egrave; -272 &deg;C, appena un grado sopra lo zero assoluto. <br /> &nbsp;<br /> <strong>Freddo artificiale.</strong> Sulla Terra, per&ograve;, sappiamo fare di meglio! In un laboratorio dell'universit&agrave; di Helsinki, dove gli scienziati cercano di raggiungere 0 K e studiano il comportamento della materia a quella temperatura, un pezzo di radio (Ra, un metallo alcalino terroso) &egrave; stato portato a 1/10 di miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto: &egrave; la temperatura pi&ugrave; bassa mai registrata nell'universo conosciuto! E un altro ambiente piuttosto freddo &egrave; l'<strong>LHC</strong>, l'acceleratore di particelle pi&ugrave; grande del mondo costruito al Cern tra Svizzera e Francia, per la gran parte mantenuto costantemente a -271 &deg;C. <br /> &nbsp;<br /> Foto: la nebulosa Boomerang. &copy; NASA, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).Nello spazio concetti come <strong>velocit&agrave;</strong> e immobilit&agrave; sono del tutto relativi: dipende dal punto di osservazione. L'entit&agrave; che pi&ugrave; si avvicina all'idea di immobilit&agrave;, e che pu&ograve; quindi essere utilizzata come punto di riferimento, &egrave; la <a target="_blank" href="http://www.focus.it/scienza/spazio/I_nuovi_occhi_sul_cosmo_C7.aspx">radiazione cosmica di fondo (<em>vedi</em> il video "Nuovi occhi sul cosmo")</a>, cio&egrave; la <strong>radiazione elettromagnetica</strong> residua prodotta dal <strong>Big Bang</strong> e che permea l'Universo. Relativamente a questo tappeto di microonde, il nostro <strong>Sistema Solare</strong> si espande a oltre 600 km al secondo (2.160.000 km/h). <br /> &nbsp;<br /> <strong>Che lumaca!</strong> Alla periferia dell'Universo ci sarebbero per&ograve; galassie che si muovono pi&ugrave; veloci della luce: ci&ograve; significa che non le vedremo mai! Per contro, i pianeti sono proprio lenti. <strong>Mercurio</strong> (che non a caso &egrave; il pi&ugrave; veloce, visto il nome) raggiunge a malapena la <strong>velocit&agrave; orbitale</strong> di 48 km al secondo (172.800 km/h) mentre la <strong>Terra</strong> viaggia tranquilla a 30 km/s (108.000 km/h). <br /> &nbsp;<br /> <strong>Ferrari dello spazio.</strong> Il record di velocit&agrave; cosmica spetta probabilmente alla radiazione elettromagnetica di alcune <strong>pulsar</strong>, le <strong>stelle di neutroni</strong>: abbastanza lontano dalla loro superficie il <strong>campo elettromagnetico</strong> potrebbe superare la velocit&agrave; della luce (e non trasportando n&eacute; informazioni n&eacute; energia, questo non &egrave; in contrasto con le leggi della fisica). <br /> &nbsp;<br /> Anche la materia, in certe condizioni, potrebbe avvicinarsi alla velocit&agrave; della luce: secondo <strong>Tomohiro Harada</strong> dell'Universit&agrave; di Tokyo, rocce spaziali catturate dal campo gravitazionale di un buco nero possono collidere tra loro a velocit&agrave; prossime a quelle della luce. <br /> &nbsp;<br /> Foto: le emissioni della pulsar (il punto bianco) che si trova al centro della Nebulosa del Granchio, viste ai raggi X. &copy; Credit: NASA/CXC/SAO/F.Seward.In alcune zone dello Spazio il buio dell'Universo &egrave; ancora pi&ugrave; buio, come dalle parti di <strong>Segue1</strong>, una galassia ad "appena" 75.000 anni luce da noi. <br /> &nbsp;<br /> Pur essendo relativamente vicina &egrave; stata scoperta solo nel 2006: secondo gli scienziati gran parte del materiale in essa contenuto, l'equivalente di milioni di masse solari, &egrave; formato da <a target="_blank" href="http://www.focus.it/scienza/spazio/La_materia_oscura_esiste_davvero_C12.aspx">materia oscura (<em>vedi anche</em> il video)</a>, ossia da qualcosa che ancora non conosciamo (perci&ograve; si chiama <strong>oscura</strong>) e che secondo le stime costituisce - assieme all'<strong>energia oscura</strong>, anch'essa di natura ignota - il 95-96% dell'Universo. E la materia oscura non emette luce e quindi risulta, di fatto, quasi invisibile. (Foto: &copy; X-ray(NASA/CXC/Stanford/S.Allen)La forma tondeggiante dei corpi celesti &egrave; determinata anche dalla <strong>gravit&agrave;</strong>. Catene montuose e fosse oceaniche che a noi sembrano imponenti, sono in realt&agrave; poco meno che piccole irregolarit&agrave; su una superficie altrimenti liscia: i circa 18 km che separano la cima dell'Everest dal fondo della Fossa delle Marianne sono meno dello 0,2% del raggio del pianeta, l'equivalente di un graffio di 0,2 mm su di un pallone da calcio (<a href="http://www.focus.it/scienza/04042011-1410-233-il-volto-nascosto-della-terra_C38.aspx" target="_blank">guarda come sarebbe la Terra se la forza di gravit&agrave; fosse uniforme</a>). <br /> &nbsp;<br /> <strong>Schiacciatine.</strong> Rispetto una <strong>stella di neutroni</strong>, per&ograve;, il nostro pianeta &egrave; pi&ugrave; rugoso di una buccia d'arancia: l'altissima densit&agrave; di questi corpi celesti fa s&igrave; che la loro gravit&agrave; sia 200 miliardi di volte pi&ugrave; intensa rispetto a quella terrestre e quindi pi&ugrave; che sufficiente ad appiattire qualsiasi asperit&agrave;. <br /> &nbsp;<br /> Su una di queste stelle il monte Everest sarebbe alto appena 5 millimetri, equivalenti a qualche milionesimo di millimetro rispetto al raggio.La pi&ugrave; grande galassia conosciuta &egrave; IC 1101: si trova a un miliardo di anni luce da noi, nell'<strong>ammasso di galassie</strong> noto come Abell 2029. Con la sua estensione, prossima ai 6 milioni di anni luce, &egrave; migliaia di volte pi&ugrave; grande della <strong>Via Lattea</strong> (foto: &copy; NOAO/Kitt Peak/J.Uson, D.Dale, S.Boughn, J.Kuhn).L'Universo pu&ograve; essere rappresentato come una spugna in cui i filamenti che separano i buchi sono le galassie. I "buchi", invece, rappresentano il vuoto cosmico, ossia zone che apparentemente non contegono n&eacute; stelle, n&eacute; pianeti. In questi vuoti la densit&agrave; &egrave; prossima allo zero: sono quindi l'opposto dei buchi neri. <br /> &nbsp;<br /> I vuoti cosmici hanno mediamente un'estensione tra i 30 e i 500 milioni di anni luce (la distanza tra due galassie), ma nel 2009 il progetto <strong>Six Degree Field Galaxy Survey</strong> (6dFGS) ha portato alla scoperta di un vuoto eccezionale con un'area di 3,5 miliardi di anni luce. <br /> &nbsp;<br /> In realt&agrave; in questi vuoti qualcosa c'&egrave;: secondo gli scienziati si tratta di <strong>fluttuazioni quanto-meccaniche</strong> che lo rendono un continuo ribollire di <strong>particelle</strong> e <strong>antiparticelle virtuali</strong> che nascono e si annichiliscono in continuazione (foto: &copy; High-Z Supernova Search Team, HST, NASA).La palma di gigante del cosmo, almeno di quello fino ad oggi conosciuto, va a <strong>VY Canis Majoris</strong>, una <strong>ipergigante rossa</strong> nella costellazione del <strong>Cane Maggiore</strong>, a 5.000 anni luce da noi. Secondo le stime ha un diametro di oltre 3 miliardi di km, circa 1.000 volte quello del Sole: per sorvolarne la superficie da parte a parte con un aereo commerciale occorrerebbero pi&ugrave; di 350 anni. <br /> &nbsp;<br /> Assolutamente invisibile a occhio nudo, per via della distanza, &egrave; tuttavia la stella pi&ugrave; luminosa della Via Lattea: circa 500.000 volte il Sole. Se si trovasse al posto della nostra stella, i suoi strati pi&ugrave; esterni si estenderebbero oltre l'orbita di Saturno, sesto pianeta del Sistema Solare. <br /> &nbsp;<br /> Guarda <a target="_blank" href="http://www.focus.it/scienza/spazio/tutte-le-misure-dell--universo-o-quasi_92112_194321_C7.aspx">Tutte le misure dell'Universo</a> in questo curioso video. <br /> &nbsp;<br /> Foto: &copy; NASA.Le unit&agrave; di misura della luminosit&agrave; a cui siamo abituati, i Watt e i lumen, sono del tutto inadatte per descrivere la brillantezza degli oggetti celesti: per questo gli scienziati utilizzano il "Sole", che ha una capacit&agrave; illuminante di 4x10<sup>26</sup> Watt. <br /> &nbsp;<br /> La stella pi&ugrave; brillante direttamente osservabile &egrave; <strong>Epsilon Orionis</strong> (<strong>Alnilam</strong>, una <strong>supergigante blu</strong>), l'astro centrale della <strong>Cintura di Orione</strong>: &egrave; a 1.300 anni luce da noi e ha una luminosit&agrave; 400.000 volte superiore a quella del Sole. <br /> &nbsp;<br /> Molto pi&ugrave; lontano, <strong>Eta Carinae</strong> (<strong>Foramen</strong>), una <strong>ipergigante blu</strong>, instabile, &egrave; 5.000.000 di volte pi&ugrave; brillante del Sole. Alcune stelle massive possono raggiungere livelli di brillantezza pari a 100 miliardi di soli, ma solo per poche settimane prima di morire. <br /> &nbsp;<br /> Intensi ma brevi sono i <strong>lampi di raggi gamma</strong>: durano solo una manciata di secondi ma possono arrivare a 1.018 soli. Le luci stabili pi&ugrave; potenti dell'Universo sono invece quelle emesse dai <strong>quasar</strong>, nuclei di antiche galassie con al centro enormi <strong>buchi neri</strong> che si "nutrono" di stelle. La loro luminosit&agrave; pu&ograve; arrivare a 3x10<sup>19</sup> soli. <br /> &nbsp;<br /> Foto: una stella di neutroni troppo vicina a un buco nero... (&copy; Dana Berry/NASA.){CONTENT}

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