Anno 1572: quella volta che in cielo apparve una nuova stella ed era una supernova

Nei primi giorni di novembre del 1572, in cielo apparve una nuova stella: era una supernova. Ciò che vediamo oggi è una grossa nube di gas che si espande nello spazio come un broccolo (guardate l’immagine qui sotto).
Uno spettacolo? Certo, ma anche una roba pericolosa.

Oggi sappiamo che SN 1572 (l’abbiamo chiamata così perché la fantasia la danno in omaggio con laurea in astrofisica) è una supernova di tipo Ia. Infatti, sebbene il termine supernova ci faccia subito pensare a una stella che esplode, nel caso di SN 1572 le cose sono più complicate di una stella molto massiccia che esplode.

Quando va in scena una supernova di tipo Ia, le attrici sono due: una stella normale e una nana bianca. Abbiamo dunque a che fare con un sistema binario, cioè due corpi che orbitano l’uno attorno all’altro.

Se per quanto riguarda la stella normale i dubbi sono pochi, vediamo invece meglio che cos’è una nana bianca.
Quando una stella tipo il Sole esaurisce la sua capacità di generare reazioni di fusione nel suo nucleo, avvengono una serie di processi che alla fine portano all’espulsione nello spazio circostante del gas che si trova negli strati più esterni della stella. Ciò che resta è il nocciolo inerte della stella fatta di nuclei atomici di carbonio e ossigeno ed elettroni. Questo nocciolo è una nana bianca, un oggetto molto denso e con un campo gravitazionale molto intenso (questa informazione ci servirà tra poco).
In una nana bianca gli elettroni giocano un ruolo fondamentale: tengono in piedi tutta la baracca. Il punto è che di solito la pressione della materia si oppone al peso di un altro oggetto senza troppe fisime. È un po’ come la vendemmia fatta con i piedi: nella tinozza una volta si premeva con i piedi, ma comunque l’uva, con la sua pressione, sorreggeva il peso della persona e poi un brindisi alla salute!

In una nana bianca però siamo a densità più elevate di quelle di una tinozza d’uva, e la pressione degli elettroni funziona più come un cinema: solo che, anziché le poltrone, ci sono dei divanetti a due posti. Infatti, per gli elettroni vale il principio di esclusione di Pauli: in un certo stato fisico non ci possono essere più di due elettroni insieme. Quindi tutti gli elettroni della nana bianca vanno a occupare a coppie i divanetti del cinema; anche se magari c’è spazio su un divanetto, niente, un elettrone non può andare su un divanetto già occupato da altri due elettroni. Mamma che ansia, non vorrei mai essere un elettrone quando uscirà il nuovo film di Tarantino.
Comunque, con questo meccanismo si crea una sorta di struttura molto robusta con cui una nana bianca si regge in piedi e sostiene il suo peso.

Ma anche questa situazione è precaria. Se infatti una nana bianca si trova vicino a una stella più o meno normale, allora inizia a succhiarle il gas. Questo gas cade sulla nana bianca e aumenta la quantità di elettroni che vanno in cerca di divanetti. A un certo punto, quando la massa della nana bianca sta per raggiungere un valore critico (circa 1,4 volte la massa del Sole), ecco che il cinema crolla e la nana bianca esplode.

BOOM.

Ecco, questa è una supernova di tipo Ia: bella, ma non ci vivrei insomma. Meglio il Molise.

La nebulosa Laguna: un piccolo esempio di come studiare l’universo con occhi diversi

La luce è fatta di onde elettromagnetiche e le onde elettromagnetiche sono, appunto, onde: quindi possono avere diverse lunghezze d’onda (o frequenze).

Nel caso della luce, si va da lunghezze d’onda molto piccole (i raggi gamma) a lunghezze d’onda molto grandi (le onde radio). La differenza tra queste onde è la quantità di energia che trasportano: i raggi gamma trasportano un’energia molto, molto più grande delle onde radio. Questo vuol dire che diversi fenomeni fisici producono diverse onde elettromagnetiche, cioè diversi tipi di luce. Per questo motivo ci conviene studiare spesso lo stesso oggetto celeste con diversi telescopi che lavorano a differenti lunghezze d’onda: in questo modo possiamo scoprire molto di più sui fenomeni fisici in gioco.

In questa immagine c’è la Nebulosa Laguna osservata dal telescopio spaziale Hubble.

A sinistra c’è l’immagine ottenuta osservando la luce visibile (lunghezze d’onda che vanno dal colore blu-violetto fino a circa il rosso); a destra c’è l’immagine ottenuta con gli infrarossi (quindi oltre il colore rosso).

Se guardassimo solo nella luce visibile, vedremmo una densa coltre di nubi di gas e polveri che coprono buona parte della nebulosa; l’unico spiraglio è al centro, dove l’intensa emissione di luce blu-violetta della grossa stella centrale fa un po’ di pulizia e spazza via come un’aspirapolvere parte delle nubi. Questa luce blu-violetta, tra l’altro, contribuisce a scolpire la forma della nebulosa così come la vediamo nella luce visibile.

Se però volessimo guardare dentro la nebulosa, allora dovremmo rivolgerci agli infrarossi: nell’immagine a destra si vedono più stelle, come mai? La luce infrarossa ha lunghezze d’onda più grandi di quelle della luce blu-violetta e riesce a passare indisturbata attraverso la coperta di nubi e polvere.

Potete immaginarla così. La nebulosa è come se fosse una strada piena di grosse buche e la luce è il mezzo di trasporto che usate per attraversarla; la luce blu-violetta è come se fosse una bicicletta, la luce infrarossa è come se fosse un aereo (a cui non importa assolutamente nulla delle buche!).

In tutto questo, studiare la stessa nebulosa con occhi diversi ci permette di non fermarci alle apparenze, di guardare al di là di quello che i nostri occhi potrebbero percepire. Ci permette di guardare le cose da un altro punto di vista, vedere che cosa cambia e magari scoprire che cosa non riuscivamo a vedere prima quando avevamo solo uno sguardo limitato.

Nel caso della Nebulosa Laguna, la coltre di nubi e polvere copre quelle regioni della nebulosa in cui si stanno formando nuove stelle. Se non guardassimo con altri occhi, non potremmo mai studiare per bene come si accendono le stelle.