Le Nebulose

Le Nebulose

Definizione

Una nebulosa (dal latino nebula, nuvola) è un agglomerato interstellare di polvere, idrogeno e plasma. Originariamente il termine nebulosa veniva impiegato per indicare un qualsiasi oggetto astronomico di grandi dimensioni di natura non stellare né planetaria né cometaria, quindi comprendeva anche quelle che oggi sono note come galassie (per esempio, la Nebulosa di Andromeda faceva riferimento alla Galassia di Andromeda prima che le galassie venissero scoperte da Edwin Hubble).Alcune nebulose sono caratterizzate dall'ospitare al loro interno fenomeni di formazione stellare, come le nubi molecolari, le nebulose oscure e le regione H II; altre, come le nebulose a riflessione, brillano della luce emessa da una stella che transita al loro interno, come NGC 1435 che circonda la stella Merope delle Pleiadi. Altre nebulose ancora si originano a seguito della morte di una stella, come le nebulose planetarie o i resti di supernova.

Formazione

Molte nebulose si formano grazie al collasso gravitazionale del gas presente nel mezzo interstellare. Mentre la materia collassa sotto il proprio peso, si possono formare stelle massive al centro che ionizzano il gas circostante con la loro radiazione ultravioletta, creando il plasma (il quarto stato della materia). Un esempio di questo tipo di nebulosa è la Nebulosa Rosetta o la Nebulosa Pellicano. Le dimensioni di queste nebulose variano in base alla grandezza originaria della nuvola di gas. Alcune nebulose sono il risultato dell'esplosione di una supernova. La materia scagliata via dall'esplosione viene ionizzata dai residui della supernova. Il migliore esempio di questo tipo di nebulosa è la Nebulosa del Granchio nella costellazione del Toro. È il risultato della supernova SN 1054, registrata nel 1054. il centro della nebulosa è una stella di neutroni creata durante l'esplosione.
Altre nebulose possono diventare nebulose planetarie. Questo è l'ultimo stadio della vita di una stella di bassa massa come il nostro Sole. Le stelle con una massa di 8-10 masse solari, si evolvono in gigante rossa e lentamente perdono i loro strati esterni durante le pulsazioni nella loro atmosfera. Quando una stella ha perso una quantità sufficiente di materia, la sua temperatura aumenta e la radiazione ultravioletta emessa, è capace di ionizzare la nebulosa circostante che è stata spazzata via precedentemente.




Tipi di Nebulose

Nebulose Diffuse

La maggior parte delle nebulose è diffusa e ciò significa che sono molto estese e che non hanno dei confini ben definiti. Nella luce visibile queste nebulose possono essere suddivise in nebulose a emissione e in nebulose a riflessione in base a come viene creata la luce che vediamo. Le nebulose a emissione contengono gas ionizzato (per la maggior parte idrogeno ionizzato) che produce linee spettrali di emissione. Spesso vengono denominate Regioni H II che deriva dal linguaggio professionale degli astronomi riferendosi all'idrogeno ionizzato. A differenza delle nebulose a emissione, quelle a riflessione non producono propria luce visibile a sufficienza, ma riflettono invece la luce delle stelle nelle vicinanze.
La nebulosa oscura è simile alla nebulosa diffusa, ma non è visibile grazie alla propria luce emessa oppure grazie alla luce riflessa. Esse si manifestano come delle nuvole nere di fronte a stelle più distanti o nebulose a emissione.
Nonostante queste nebulose sembrino diverse viste nelle varie lunghezze d'onda ottiche, esse brillano tutte se osservate nell'infrarosso. Questa radiazione arriva dalla polvere della nebulosa.


Oltre alle nebulose diffuse che non hanno confini ben definiti, esistono alcune nebulose che possono essere descritte come degli oggetti con confini identificabili,queste sono dette Nebulose Specifiche


Nebulosa Planetaria

Le nebulose planetarie sono nebulose che si formano dal gas espulso dalle stelle a bassa massa quando si trasformano in nane bianche. Queste nebulose sono a emissione con radiazione spettrale simile a quella trovata nelle regioni di formazione stellare. Tecnicamente, esse sono delle regioni H II in quanto la maggior parte dell'idrogeno sarà ionizzato. Tuttavia, le nebulose planetarie sono più dense e più compatte delle nebulose a emissione. I primi astronomi che osservarono questi oggetti pensarono che le nebulose somigliassero ai dischi di pianeti, nonostante non siano per niente relazionati ai pianeti. Sono in realtà il prodotto delle ultime fasi della vita di una stella di massa medio-grande (si ipotizza da 0,8 a 4 volte quella del Sole). Quando raggiunge la fine della propria vita (vedi la voce sull'evoluzione stellare), essa espelle i propri strati esterni in vari episodi di reazioni di fusione nucleare. Mentre la stella genitrice si contrae in una nana bianca, il gas eiettato forma una nube di materiale attorno ad essa, che si espande con grande velocità [1], è questa nube ad essere chiamata nebulosa planetaria. Il resto della stella che ha prodotto la nebulosa è anche responsabile della produzione di energia che la fa risplendere: la radiazione ultravioletta prodotta dalla caldissima nana bianca eccita gli atomi della nebulosa, che tornano poi al loro stato di minima energia emettendo radiazione luminosa. A seconda della composizione chimica e della potenza della radiazione originatesi dalla nana bianca, la nebulosa può assumere colori diversi come il rosso, il verde e addirittura il blu. La grande maggioranza però si limita ad essere rossa, colore emesso da grandi quantità di idrogeno (l'elemento più comune nell'Universo), eccitato da una radiazione non troppo energetica. Anche il Sole, secondo le teorie correnti dell'evoluzione stellare, finirà la propria vita espellendo i propri strati esterni e formando una nebulosa planetaria. Cosa possa succedere ai pianeti ancora in orbita attorno alla stella non è ben chiaro, ma sicuramente non sarà un processo indolore. I pianeti interni (compresa la Terra) saranno comunque già stati distrutti durante la precedente fase di gigante rossa. Le dimensioni tipiche di una nebulosa planetaria sono dell'anno luce, con una massa da 0,1 a 1 masse solari. La loro vita è molto breve su scala cosmica, solo qualche decina di migliaia di anni, dopodiché si disperdono negli spazi interstellari, rendendole non più osservabili. Per questo ne sono state scoperte finora molto poche (circa 2.000), ma si stima che ne esistano circa 10.000 nella galassia, in quanto la gran parte sono nascoste dalle polveri interstellari. Le nebulose planetarie hanno un ruolo importante nell'evoluzione stellare, in quanto la materia che le costituisce arricchisce il mezzo interstellare di elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, aumentandone la metallicità e rendendo possibile la formazione di stelle di popolazione I. Alcune delle nebulose planetarie più famose sono la Nebulosa Anello (M57), la Nebulosa Elica, la Nebulosa Eskimo e la Nebulosa Occhio di Gatto


Nebulosa Protoplanetaria

La nebulosa protoplanetaria è un oggetto astronomico che si presenta durante il breve stadio delle ultime fasi dell'evoluzione stellare, quando la stella generatrice si trova tra il ramo asintotico delle giganti e la fase di nana bianca. Le nebulose protoplanetarie emettono una forte radiazione infrarossa e costituiscono un tipo particolare di nebulosa a riflessione. Si tratta della penultima fase evolutiva ad alta luminosità nel ciclo vitale delle stelle di massa intermedia.



Resto Di Supernova

Una supernova si forma quando una stella di grande massa raggiunge la fine della sua vita. Al termine della fusione nucleare che avviene al suo centro, la stella collassa su se stessa. Il gas che sta cadendo può rimbalzare oppure si può surriscaldare espandendosi verso l'esterno, causando l'esplosione della stella. Questo può accadere in due modi: quando una stella molto massiccia termina il suo combustibile nucleare, e collassa su se stessa sotto l'azione della propria forza di gravità, oppure quando una nana bianca accumula abbastanza materiale da una stella compagna da raggiungere la massa critica e fa la stessa fine. In entrambi i casi, l'esplosione risultante espelle con molta forza la maggior parte o forse tutta la materia che componeva la stella. Nel caso dell'esplosione di una stella massiccia, il nucleo della stella può collassare così rapidamente da formare un oggetto estremamente compatto formato da materia degenere. Si tratta generalmente di una stella di neutroni o a volte di un buco nero, a cui ci si riferisce come resto di supernova compatto. In tutte le esplosioni, gli strati esterni della stella sono espulsi all'esterno ad una velocità di migliaia di chilometri al secondo, dando luogo a una nube di gas e polveri in espansione. Questa nube, che raccoglie anche il mezzo interstellare precedentemente esistente nella zona di espansione, e che è spesso attraversata da onde d'urto generate dall'esplosione stessa o dall'interazione tra la nube e il mezzo interstellare, è detta resto di supernova diffuso. Il resto di supernova compatto, quando esiste, dovrebbe trovarsi al centro di quello diffuso, ed in alcuni casi è così (come nel caso della Nebulosa del Granchio e della Nebulosa delle Vele). Spesso però l'esplosione è asimmetrica: il grosso del gas va da una parte e l'oggetto compatto viene "sparato" nell'altra direzione con velocità che possono superare i 200 km/s. In tal caso l'oggetto compatto esce rapidamente (poche centinaia o migliaia di anni) dal resto di supernova diffuso e diventa difficile mettere in relazione i due. Un resto di supernova diffuso è un oggetto effimero: in poche migliaia di anni si dissolve nel mezzo interstellare, che arricchisce degli elementi pesanti prodotti nel corso della vita della stella, e scompare. Nonostante ciò, i resti osservabili sono numerosi, perché le supernovae esplodono al ritmo di una ogni qualche decina d'anni nella nostra galassia. Gli oggetti compatti, invece, sono immortali o quasi. Il resto di supernova più famoso e più osservato con telescopi professionali, anche se piuttosto difficile da osservare a causa della sua grande lontananza, è quello della Supernova 1987a, la cui esplosione è stata visibile dalla Terra il 23 febbraio 1987, nella Grande Nube di Magellano, alla distanza di 168000 anni luce. Molto più vicina è la Nebulosa del Granchio, resto di un'esplosione rilevata nell'anno 1054 e registrata dagli astronomi cinesi, con al centro una giovane stella di neutroni.


Nebulosa a Emissione

Una nebulosa a emissione è una nube interstellare di gas ionizzato che emette luce di vari colori. L'origine più comune della ionizzazione sono fotoni ad alta energia emessi da una vicina stella calda. Se la stella è una giovane stella massiccia, tipo O o B, la nebulosa è chiamata regione H II. Se è prodotta da una stella collassata in una nana bianca, la nebulosa è chiamata nebulosa planetaria. Solitamente, una giovane stella ionizza parte della stessa nube dalla quale nacque. Solo le grandi e calde stelle possono rilasciare l'ammontare di energia richiesta a ionizzare una parte significativa della nube. Più spesso, un intero ammasso di giovani stelle svolge il compito.

Il colore della nebulosa dipende dalla sua composizione chimica e dal livello di ionizzazione. A causa dell'ampia prevalenza di Idrogeno nel gas interstellare, e le relativamente basse energie richieste per la sua ionizzazione, molte nebulose a emissione sono rosse. Se è disponibile più energia, altri elementi possono essere ionizzati e sono possibili nebulose verdi e blu. Esaminando lo spettro delle nebulose, gli astronomi ne deducono la loro composizione chimica. La maggior parte delle nebulose a emissione è composta per circa il 90% da idrogeno, per il resto elio, ossigeno, azoto, e altri elementi. Due delle più belle nebulose ad emissione visibili dall'emisfero boreale sono la Nebulosa Laguna e la Nebulosa di Orione. Il complesso nebuloso più brillante del cielo è invece quello della Nebulosa della Carena. Le Nebulose a emissione hanno spesso macchie scure che sono il risultato di nubi di polvere che bloccano la luce. Le combinazioni di nebulose a emissione e nubi di polvere "disegnano" forme che assomigliano ad oggetti noti, infatti molte nebulose portano il nome di questi oggetti, come la Nebulosa Nord America o la Nebulosa Cono. Alcune nebulose sono composte sia da parti a riflessione che ad emissione, come la Nebulosa Trifida.



Nebulosa a Riflessione

In astronomia, le nebulose a riflessione sono nubi di polvere che riflettono la luce di stelle vicine. Si formano quando le stelle (o la stella) vicine non sono calde abbastanza per causare la ionizzazione del gas, come nella nebulosa a emissione, ma sono abbastanza brillanti a dare sufficiente scattering e rendere visibile la polvere. Perciò lo spettro mostrato dalle nebulose a riflessione è simile a quello delle stelle che le illuminano. Fra le particelle microscopiche responsabili della diffusione ci sono i composti del carbonio (es. polvere di diamante) e composti di altri elementi, in particolare ferro e nichel. Gli ultimi due sono spesso allineati col campo magnetico galattico e causano la polarizzazione della luce diffusa (Kaler, 1998). La distinzione tra questi due tipi di nebulose fu fatta da Hubble nel 1922. Le nebulose a riflessione sono solitamente blu perché lo scattering è più efficiente per la luce blu che per la rossa (è lo stesso processo di diffusione che ci dà cieli blu e tramonti rossi). Nebulose a riflessione e nebulose a emissione si trovano spesso insieme, qualche volta sono entrambe definite come nebulosa diffusa, un esempio è la Nebulosa di Orione. Sono conosciute circa 500 nebulose a riflessione. Fra le più belle ci sono quelle che circondando le Pleiadi. Una nebulosa a riflessione blu può essere vista nella stessa area di cielo della Nebulosa Trifida. La gigante rossa Antares è circondata da una grande nebulosa a riflessione rossa.
Le nebulose a riflessione sono solitamente luoghi di formazione stellare.


Nebulosa Variabile

Una nebulosa variabile è una nebulosa a riflessione che cambia di luminosità a causa dei cambiamenti nelle stelle che la illuminano, e che per differenti fattori muta la propria forma. Generalmente alle nebulose variabili sono associate stelle variabili di recente formazione, come la nebulosa di Hubble NGC 2281, NGC 2261 e la nebulosa di Hind. Questi oggetti stellari giovani, detti ancheYSO (dall'inglese Young Stellar Object), e si possono trovare nelle nubi molecolari poste nei bracci a spirale della Via Lattea e solamente quelli a noi più prossimi possono essere osservati, anche se si ritiene che il fenomeno sia alquanto diffuso; prevalentemente sono rintracciabili nell'infrarosso e sono nascosti fra le nubi di polvere e gas della nostra galassia. Ad ogni modo questo fenomeno non è del tutto compreso e varia a secondo delle caratteristiche, anche perché le variazioni avvengono in una scala temporale breve e necessitano di continui controlli. La nebulosa Eta Carinae mostra anch' essa una certa variabilità. Eta Carinae ed R Aquarii sono anch'esse variabili, ma la loro formazione è una conseguenza di differenti processi. Nel caso di Hubble 2261 i cambiamenti non corrispondono a quelli della stella qui presente; ed il modello che viene ora maggiormente accettato dice che probabilmente la stella stessa è avvolta da un disco protoplanetario di forma toroidale che a causa della propria inclinazione rispetto alla nostra linea di vista, oscura la componente della parte meridionale provocando l'effetto di variabilità. I forti venti della giovane stella respingono indietro il materiale che a causa della gravità tenta di ricadere dentro, e questo materiale va a formare la nebulosa in questione.




Regione H II

Una regione H II (pronunciato regione acca secondo) è una nebulosa a emissione associata con stelle giovani, blu e calde (dei tipi OB, nell'angolo superiore del diagramma H-R). H II è il termine che indica l'idrogeno ionizzato, e le regioni H II sono nubi di gas ionizzato dalla radiazione ultravioletta dalle stelle giovani. Le zone di formazione stellare si trovano infatti sempre in corrispondenza di questo tipo di oggetti nebulosi. La grandezza di una regione H II è determinata sia dall'ammontare di gas presente, sia dalla luminosità delle stelle O e B: più luminose esse sono, più grande è la regione H II. Il suo diametro è generalmente dell'ordine di alcuni anni luce. Si trovano nei bracci di spirale delle galassie, perché è in essi che la maggior parte delle stelle si formano. Sono tra le caratteristiche più grandi e visibili dei bracci, e sono state rivelate anche in galassie di alto redshift. Nella Via Lattea, ne sono esempi la Nebulosa di Orione e la Nebulosa Aquila. In luce visibile, sono caratterizzate dal loro colore rosso, causato dalla forte linea di emissione dell'idrogeno a 656,3 nanometri. Oltre all'idrogeno si trovano, in misura minore, anche altre specie atomiche. In particolare si osservano comunemente le linee proibite dell'ossigeno, dell'azoto e dello zolfo. Le regioni H II hanno vita piuttosto breve, in termini astronomici: dipendenti come sono dalle giovani e grandi stelle che forniscono l'energia necessaria, diventano invisibili dopo che queste stelle muoiono, e le stelle di grande massa hanno una vita di pochi milioni di anni, o al massimo di poche decine. Le regioni H II sono le nebulose diffuse più brillanti del cielo, che appaiono luminose a causa della presenza di giovani stelle calde e blu, che ionizzano il gas facendogli emettere luce. Le nebulose più brillanti si osservano nell'emisfero australe, poiché è in questa direzione che si trova il braccio di spirale in cui giace il nostro sistema solare, il Braccio di Orione. Nonostante ciò, il primato di nebulosa più brillante del cielo spetta ad una regione H II posta a ben 9000 anni luce da noi, in un altro braccio galattico: si tratta della Nebulosa della Carena, il più grande complesso nebuloso brillante finora noto all'interno della nostra Galassia; segue la ben nota Nebulosa di Orione, visibile da quasi tutte le aree della Terra. Altre nebulose notevoli sono la Nebulosa Laguna e la Nebulosa Trifida, tutte poste nell'emisfero australe, nella costellazione del Sagittario. L'unica regione H II brillante dell'emisfero boreale è la Nebulosa Rosetta, visibile nella costellazione dell'Unicorno.



Le Nebulose Più Brillanti
Regioni H II
Nebulosa Della Carena
Nebulosa Di Orione
Nebulosa Laguna
Nebulosa Rosetta
Nebulosa Omega
Nebulosa Trifida
Nebulosa Aquila
Nebulosa Tarantola
Nebulosa Nord America

Nebulose Planetarie
Nebulosa Elica
Nebulosa Manubrio
Nebulosa Teschio
Nebulosa Anello Del Sud
Nebulosa Saturno
Planetaria Blu
Nebulosa Fantasma Di Giove
Nebulosa Occhio Di Gatto
NCG 6572
Nebulosa Palla Di Neve
Nebulosa Anello

Nebulosa Del Granchio
I Pilastri Della Creazione (Particolare della Nebulosa Dell'Aquila)
NGC 1818 (La Mia Preferita XD)
Nebulosa Crescente
NGC 7635