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7/08/15

!!! Attenzione! Piovono stelle**

Questo articolo è stato inserito nella serie "L'Infinito Teatro dei Buchi Neri", che raccoglie in modo organico gli articoli più significativi sull'argomento.

 

Gli astronomi hanno scoperto il processo attraverso il quale le grandi galassie ellittiche continuano a fabbricare stelle anche molto tempo dopo il periodo di nascita frenetica iniziale (che la nostra Via Lattea ha manifestato circa 10 miliardi di anni fa: ne abbiamo parlato QUI). Gli occhi precisissimi di Hubble e la sua sensibilità all’ultravioletto hanno permesso di vedere gruppi di stelle calde e giovani che stanno nascendo proprio lungo i getti, che si lanciano dal buco nero centrale, ma che vanno in verso contrario. In fondo, è un processo di una semplicità veramente… cosmica!

Normalmente si considerano le grandi galassie ellittiche come oggetti ormai “spenti”. E ci si stupisce di notare improvvisi momenti di attività. Troppi meccanismi sembrerebbero avere ormai precluso future nascite stellari. Tra le varie ragioni, i getti caldi dei buchi neri che scaraventano lontano la materia prima fredda e il grande aiuto del vento intergalattico che strappa letteralmente questo gas, come fosse un camioncino  per la raccolta delle immondizie. Insomma, sembra che il Cosmo abbia deciso che le galassie ellittiche debbano andare in pensione definitiva ed essere una specie di museo archeologico all’aperto.

L’unica  speranza per tornare momentaneamente in vita è la collisione con una sorella che può innescare di nuovo scontri tra materiale freddo alieno e riproporre i bei tempi passati. In tutto ciò, i buchi neri sembrano  spettatori inerti, quasi fossero motori e padroni insensibili al futuro della loro galassia, capaci solo di averla messa in condizioni di pace… eterna. Accettano di buon grado le collisioni che vogliono dire nuovo cibo e magari una bella lotta all’ultimo sangue con il “campione” della nuova arrivata. D’altra parte loro possono digiunare per lunghi tempi e non necessitano di formazioni stellari continue. Meglio addormentarsi in attesa di eventi futuri più o meno imprevisti.

Un quadro evolutivo che assomiglia poco alle regole così armoniose e altruistiche dell’Universo. C’è qualcosa di troppo “umano” in questa visione un po’ arrogante e individualistica. Ognuno per sé e al diavolo gli altri! No, non è un processo veramente… cosmico. Meglio leggere più a fondo la storia, attraverso occhi molto speciali, come quelli di Hubble, che non sono influenzabili dalle visioni troppo umanizzate.

Hubble è stato aiutato da molti colleghi terrestri, ma alla fine è risultato chiaro che in queste galassie esiste un ciclo regolare e fantastico che potremmo dire simile a quello dell’acqua sulla Terra. I getti del buco nero funzionano da regolatori atmosferici scaldando il gas e limitando le fasi di raffreddamento che portano alla formazione stellare. La similitudine con l’atmosfera continua, assumendo le stelle nascenti come la pioggia che cade verso il suolo, una volta che la temperatura raggiunta è quella giusta.

Pensiamo all’alone galattico proprio come a un’atmosfera planetaria. In essa il materiale si può trovare in diversi stati, proprio come nella nostra: gas caldo, nuvole e pioggia. La conclusione più ovvia di questo mix è spesso un temporale. E così avviene nelle galassie ellittiche: "temporali" controllati dal getto di calore proveniente dal buco nero. Il getto spinge gas scaldato nelle zone più esterne dove esso si raffredda e precipita sotto forma di pioggia ossia di giovani condensazioni fredde atte a diventare stelle.  Le gocce di pioggia sono, infatti,  abbastanza fredde per diventare nuvole ideali per la formazione stellare. Il gas e la polvere trascinata verso l’alto dal getto, si raffredda e ritorna indietro causando una salubre pioggia rinfrescante.

Hubble è riuscito a vedere questa pioggia stellare proprio lungo la direzione indicata dal getto del buco nero. Una pioggia che può essere anche molto intensa e che varia periodicamente. Tuttavia, senza il getto caldo si potrebbe arrivare in fretta a una pioggia monsonica. E, quindi, proprio il getto riesce a scaldare sufficientemente la maggior parte del gas limitando le precipitazioni. In qualche modo non permette un raffreddamento troppo rapido. Detto in parole molto povere, il getto si comporta come un termostato che da un lato scalda e dall’altro permette di raffreddare. Se il gas freddo diventa troppo abbondante il getto lo riscalda, ma se il calore diventa eccessivo il getto si riduce e permette un raffreddamento parziale. In qualche modo, vi è uno scambio continuo di informazione tra atmosfera e sorgente di calore. D’altra parte è proprio il gas atmosferico della galassia che fornisce il cibo al buco nero e al suo getto. Se è troppo freddo il cibo aumenta dato che la materia cade facilmente verso di lui; se si scalda troppo, il cibo si riduce e il getto diminuisce di potenza.

Questa visione artistica mostra il buco nero centrale che interagisce con il gas dell’alone galattico e crea un ciclo che si autoregola. Il getto scalda il gas controllando il raffreddamento del gas che “piove” verso di lui formando nuove stelle. Fonte: NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI)
Questa visione artistica mostra il buco nero centrale che interagisce con il gas dell’alone galattico e crea un ciclo che si autoregola. Il getto scalda il gas controllandone il raffreddamento e causando la pioggia stellare. Fonte: NASA, ESA, and P. Jeffries (STScI)

Finalmente si sta facendo chiarezza sul ruolo dei getti dei buchi neri, ben lontani dall’essere soltanto manifestazioni spontanee e del tutto casuali di un gigante libero di fare ciò che vuole. Ne abbiamo parlato spesso, a volte accettando che i getti dei buchi neri possano aiutare con la compressione del gas la nascita di nuove stelle; altre volte vedendoli come severi regolatori, capaci di scagliare lontano la materia prima dopo averla scaldata troppo.

Questo meccanismo così semplice nella sua complessità (ma forse doveva essere pensato fin da subito come un processo basato su una logica naturale ben più generale e molto meno saltuaria e casuale) mette a posto molte cose e permette di far sopravvivere e di far procreare anche galassie apparentemente spente  e incapaci di ripetere le prodezze giovanili. Non saranno più esplosioni di violenza e di frenesia, ma saranno processi regolari continui e autoregolati dal vecchio saggio che risiede al centro dell’alveare galattico. Sì, proprio seguendo una regola simile a ciò che succede nella nostra atmosfera…

Questa ricerca di interesse sicuramente elevato, e parzialmente rivoluzionaria nella sua semplicità quasi ovvia, riduce di molto la necessità degli scontri galattici come unico metodo per ringiovanire una fabbrica stellare. Ben vengano, comunque, incontri più o meno casuali. Non si può vivere solo di regole. Anche se penso che le stesse collisioni galattiche facciano parte di un piano ben più generale e apparentemente complesso, gestito dalle grandi nazioni cosmiche: gli ammassi.

La costruzione di modelli basati su dati osservazionali (proprio il contrario di molti  modelli che si basano su ipotesi e che poi cercano disperatamente di adattare le osservazioni al modello…) ha mostrato come tutto sembri funzionare perfettamente,  come indicato da galassie con acquazzoni e galassie apparentemente sotto una canicola come quella attuale.

Questo articolo tenta ancora una volta di semplificare il significato scientifico più profondo, ben lontano dall’essere così schematico e apparentemente banale. E’ lo stile che ho scelto per questo circolo. Tuttavia, ben due lavori professionali sono dedicati a questa problematica. Chi desidera andare a fondo ha tutti i mezzi per farlo… Io preferisco fermarmi al primo strato di conoscenza. Quello che dovrebbe dare lo stimolo e le basi per capire quanto sia meraviglioso l’Universo e quanto sia fondamentale per la nostra mente cercare di guardarlo e capirlo senza timore e senza arroganza.

Articoli originali QUI e QUI

Non sempre i buchi neri galattici favoriscono le nascite stellari...

alcune volte possono bloccare nuove nascite
quando lavorano in squadra, riescono a regolare le nascite anche nello spazio intergalattico
e in tutto questo sono aiutati dai campi magnetici galattici

NEWS!! All'interno dei getti dei buchi neri sono state scoperte stelle neonate che probabilmente saranno lanciate nel vuoto intergalattico (forse QUESTA potrebbe essere una di loro)

12 commenti

  1. Mario Fiori

    I buchi neri, soprattutto quelli al centro delle Galassie, si confermano sempre più come costruttori cosmici. Il vecchietto (Hubble) si dimostra sempre più arzillo in barba ai suoi più giovani fratelli, compresi quelli che verranno...ah l'esperienza che viene invece sempre più bistrattata.

  2. Diego

    Piovono stelle!!!
    Che bello mi vengono in mente le Perseidi e la notte di S. Lorenzo.... :-P
    In queste notti mi metterò in osservazione con il mio binocolo o con la reflex (non sono bravo come la Gio) :( e penserò ad una cara persona che appunto si chiamava Lorenzo e che ora non c'è più...........

  3. Daniela

    A proposito di Hubble, ho letto delle informazioni apparentemente discordanti su Wikipedia: dicono che il suo successore Webb è progettato solo per l'osservazione nell'infrarosso e, quindi, si affiancherà a Hubble che può osservare anche nello spettro visibile e nelle bande dell'ultravioletto; ma dicono anche che Webb inizierà a lavorare nel momento in cui finirà la vita operativa di Hubble... come faranno ad affiancarsi? Forse "fine della vita operativa" non significa ciò che sembra e Hubble continuerà ad inviare dati?

  4. cara Dany,
    in realtà Webb rimpiazza Hubble anche nel tipo di osservazione, ossia prosegue da dove lui è arrivato. Bisogna pensare che Hubble ha studiato tutto ciò che è relativamente vicino e che emette ancora nelle lunghezze d'onda del visibile e dell'ultravioletto. Adesso è necessario studiare molto meglio ciò che è risultato molto lontano, ossia che ha un alto redshift. Cosa c'è di meglio allora che un telescopio infrarosso? E' come se Hubble avesse visto fino a una certa distanza e adesso Webb parte da lì per andare ancora più distante, nel regno dell'infrarosso, dove si trova oggi la luce che è partita agli albori dell'Universo.
    Ti consiglio il sito ufficiale del Webb
    http://jwst.nasa.gov/comparison_about.html

  5. Diego

    Grazie Vincenzo hai fatto bene a chiarire :mrgreen: e se tanto ci da tanto prepariamoci con i nuovi occhi e ad entusiasmanti scoperte. :-P

  6. Daniela

    Certo Prof., questo lo avevo compreso, infatti l'obiettivo di Webb è "avvicinarsi" sempre di più al Big Bang.
    Ma poiché si parla sia di affiancamento dei due telescopi (il che fa pensare che continuino a lavorare in contemporanea) che di fine della vita operativa di Hubble, non ho capito se Hubble continuerà ad osservare l'Universo dopo il 2018 o se dovremo "accontentarci" delle osservazioni che avrà compiuto dopo circa 23 anni di onorato servizio...

  7. cara Dany,
    scusa.. avevo compreso male. Sicuramente Hubble continuerà a lavorare, ma non si faranno più missioni "riparatorie" e quindi più o meno lentamente le sue prestazioni degraderanno fino a diventare praticamente inutili. Si pensava anche di riportarlo a Terra, ma sembra che le difficoltà siano troppo grandi. Oltretutto, la gestione di due telescopi è molto pesante e può darsi che Hubble si spenga anche per mancanza di personale addetto alla sua attività. Penso che alla fine vi sarà un periodo di azione comune (confronti e calibrazioni) e che poi sia messo in pensione...

  8. Diego

    Il futuro si chiama JWST. :-o
    Gli esperti affermano che Hubble, ancora in perfetta “salute”, continuerà a funzionare almeno fino al 2020, sovrapponendosi (almeno per qualche anno) al suo atteso successore, il James Webb Space Telescope (di NASA, ESA e CSA).
    Il JWST è in fase di costruzione avanzata e il lancio in orbita è previsto per il 2018: avrà uno specchio primario di 6.5 metri di diametro e opererà nell’infrarosso con gli strumenti NIRCam, NIRSpec, MIRI e FGS/NIRISS. I principali obiettivi scientifici di JWST, che potrebbe essere 100 volte più potente di Hubble, riguardano lo studio della Prima luce e dell’epoca di "reionizzazione" dell’universo, la formazione delle galassie, la nascita delle stelle e dei sistemi proto planetari, dei sistemi planetari e l’origine della vita.
    Dopo il 2020, le componenti di Hubble cominceranno presto a smettere di lavorare, in maniera graduale, fino al completo spegnimento dell’intera macchina. Cosa succederà? Hubble continuerà ad volare attorno alla Terra fino a quando non potrà più rimanere in orbita: precipiterà inesorabilmente a spirale verso la Terra.Inizialmente la NASA ipotizzava di poter riportare Hubble sulla Terra con uno Shuttle, in modo da poterlo esporre al pubblico, ma oggi ovviamente non è più possibile (l’era degli Shuttle si chiuse nel 2011 con l’ultimo volo dell’Atlantis dopo 30 anni di missioni). La fase di deorbita sarà operata da una futura missione robotica (almeno così dicono dalla NASA, ma il tutto è ancora in fase embrionale).
    Insomma, ci vorrà ancora qualche anno, ma un giorno dovremo dire addio ad Hubble.
    Hubble non viaggia verso stelle, pianeti o galassie, ma resta ancorato alla sua orbita
    HST non riesce a osservare il Sole, perché troppo luminoso, né Mercurio, perché troppo vicino alla nostra stella madre.
    Ad oggi Hubble ha percorso oltre 4,8 miliardi di chilometri lungo l’orbita bassa terrestre a circa 550 chilometri di altitudine.
    Hubble non ha dei propulsori e per cambiare gli angoli di puntamento utilizza i principi della terza legge di Newton facendo ruotare i giroscopi (che nel corso degli anni hanno subito diverse operazioni di manutenzione) in direzione opposta. Per ruotare di 90 gradi Hubble impiega 15 minuti.
    Hubble ha una precisione di puntamento di 0,007 secondi d’arco, che è come essere in grado di puntare un raggio laser su una monetina a 320 chilometri di distanza.
    Libero dalle interferenze della nostra atmosfera, HST riesce a fotografare oggetti con una dimensione angolare di 0,05 secondi d’arco.
    L’archivio Hubble contiene più di 100 TB di dati e l’elaborazione delle nuove osservazioni genera circa 10 TB di nuovi dati ogni anno.
    Ogni giorno, invece, il telescopio invia a terra 120 GB di dati (circa 26 DVD).
    Hubble misura 13,3 metri, la lunghezza di una grande autobus. Nonostante le mastodontiche dimensioni bastano 2800 W per farlo funzionare.
    Un bollitore per il the ne richiede 2200 W. :mrgreen:
    Tanti strumenti tante lunghezze d'onda, Hubble è un telescopio ottico e con il suo specchio cattura la luce a diverse lunghezze d’onda usando camere e strumenti all’avanguardia.
    Hubble non viaggia verso stelle, pianeti o galassie, ma resta ancorato alla sua orbita
    HST non riesce a osservare il Sole, perché troppo luminoso, né Mercurio, perché troppo vicino alla nostra stella madre
    Ad oggi Hubble ha percorso oltre 4,8 miliardi di chilometri lungo l’orbita bassa terrestre a circa 550 chilometri di altitudine
    Hubble non ha dei propulsori e per cambiare gli angoli di puntamento utilizza i principi della terza legge di Newton facendo ruotare i giroscopi (che nel corso degli anni hanno subito diverse operazioni di manutenzione) in direzione opposta. Per ruotare di 90 gradi Hubble impiega 15 minuti
    Hubble ha una precisione di puntamento di 0,007 secondi d’arco, che è come essere in grado di puntare un raggio laser su una monetina a 320 chilometri di distanza.
    Libero dalle interferenze della nostra atmosfera, HST riesce a fotografare oggetti con una dimensione angolare di 0,05 secondi d’arco.
    Hubble non viaggia verso stelle, pianeti o galassie, ma resta ancorato alla sua orbita
    HST non riesce a osservare il Sole, perché troppo luminoso, ne Mercurio, perché troppo vicino alla nostra stella madre.
    Attualmente a bordo ci sono:
    la Wide Field Camera 3 (WFC3), che percepisce tre tipi di luce: ultravioletto vicino, visibile e vicino infrarosso
    il Cosmic Origins Spectrograph (COS), che percepisce solo la luce ultravioletta
    l’Advanced Camera for Surveys (ACS) in luce visibile
    lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), uno spettrografo che lavora nell’ultravioletto, visibile e vicino infrarosso
    la Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), che è il sensore di calore di Hubble (sensibile alla luce infrarossa quindi necessario per scrutare oggetti nascosti dalla polvere interstellare
    i Fine Guidance Sensors (FGS), sensori che aiutano Hubble a puntare nella giusta direzione....

  9. hai voluto ribadire certi concetti eh... :mrgreen: Hai incollato due volte le stesse frasi... puoi ridurre l'utilissimo commento eliminando questa parte ripetuta...

    "Hubble non viaggia verso stelle, pianeti o galassie, ma resta ancorato alla sua orbita
    HST non riesce a osservare il Sole, perché troppo luminoso, né Mercurio, perché troppo vicino alla nostra stella madre
    Ad oggi Hubble ha percorso oltre 4,8 miliardi di chilometri lungo l’orbita bassa terrestre a circa 550 chilometri di altitudine
    Hubble non ha dei propulsori e per cambiare gli angoli di puntamento utilizza i principi della terza legge di Newton facendo ruotare i giroscopi (che nel corso degli anni hanno subito diverse operazioni di manutenzione) in direzione opposta. Per ruotare di 90 gradi Hubble impiega 15 minuti
    Hubble ha una precisione di puntamento di 0,007 secondi d’arco, che è come essere in grado di puntare un raggio laser su una monetina a 320 chilometri di distanza.
    Libero dalle interferenze della nostra atmosfera, HST riesce a fotografare oggetti con una dimensione angolare di 0,05 secondi d’arco."
    Poco male... :wink:

  10. Alvermag

    Buon fine settimana a tutti, ma si, anche ad Enzo :mrgreen:

    Durante la settimana mi è capitato d'intravedere il commento (di non mi ricordo più chi) sull'apparente staticità delle nubi di gas nel cosmo.
    Ora leggo di poteri risolutivi ....

    Come sapete i calcoli mi piacciono molto, e allora ..... con l'aiuto di un pò di trigonometria spicciola ho ottenuto i seguenti risultati, semprechè non abbia sbagliato qualche passaggio :roll:

    Ho preso in esame la nebulosa Granchio che si trova nel ... Toro, resto di una esplosione di supernova. Ho provato a valutare l'apparente staticità dei gas in espansione, fissando i seguenti valori:

    - distanza della nebulosa: 6.500 anni/luce
    - estensione apparente della nebulosa: 3,3 minuti d'arco
    - velocità di espulsione dei gas: 1.500 km/s
    - potere risolutivo dell'occhio umano: 30 secondi d'arco

    Perchè le dimensioni apparenti della nebulosa aumentino di circa 30 secondi d'arco, dando ad un osservatore (molto attento e con una vista perfetta) un'ipotetica idea di movimento, devono trascorrere circa 100 anni.

    Al nostro amico Hubble, con un potere risolutivo nell'ordine di 0,05 secondi d'arco, basterebbero circa 2 mesi.

    Ah la tecnologia .....

  11. Diego

    Si Si non è farina del mio sacco Enzo ho copiato da un'articolo di media INAF e ho fatto un casino solo ho pensato potesse essere interessante per voi questo faccio spesso ricerca di articoli da quel sito :-D .
    Lo so avrei potuto descrivere con mie parole ma è cosi bello il copia incolla :oops:
    Poi l'articolo mi sembrava così ottimamente scritto che ad un primo momento pensavo l'avessi scritto tu :wink: 8) (ruffiano) :mrgreen:
    Grazie per l'aggettivo "utilissimo" sei troppo buono ma questo già lo sapevamo. :wink:

  12. Diego

    Ciao Alvy sempre in gran forma vedo. :wink:
    Buon fine settimana anche a te. :-D

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:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)

 

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