ASTRONOMIA

1. ASTRONOMIA • E’ lo studio dei corpi celesti presenti nell’Universo. • L’Universo è un insieme di galassie e si è formato tra 15 e 20 miliardi di anni fa mediante una violentissima esplosione (Teoria del Big Bang). • La prova di tale teoria è stata fornita da 2 ricercatori americani (Penzias e Wilson) attraverso la scoperta della “radiazione cosmica di fondo”, residuo dell’enorme energia sprigionata dal Big Bang. • La composizione chimica dell’Universo è la seguente: idrogeno (76%), elio (23%), altri elementi (1%). E’ importante sottolineare che tutta la materia presente nell’Universo proviene dall’esplosione a cui vanno incontro le stelle di grande massa quando arrivano agli ultimi stadi del loro ciclo evolutivo.

2. BIG BANG

3. Teoria dell’Universo in espansione (aperto) secondo la quale le galassie continueranno ad allontanarsi e l’Universo continuerà ad espandersi (Grande Freddo). Teoria dell’Universo oscillante (chiuso) secondo la quale per effetto dell’attrazione gravitazionale le galassie si avvicineranno fino a diventare una sfera di fuoco primordiale ( Big Crunch). TEORIE SUL FUTURO DELL’UNIVERSO

4. LE GALASSIE • Sono addensamenti di miliardi di stelle insieme a materia interstellare chiamata: nebulosa. • Sono state scoperte nel 1926 da un astronomo americano di nome Edwin Hubble, il quale, eseguendo delle osservazioni, si accorse che esistevano stelle distanti da noi più del diametro dell’intera via Lattea. • La prima Galassia scoperta è quella di Andromeda, mentre le NUBI DI MAGELLANO sono le Galassie a noi più vicine. • Hubble ha anche scoperto che le galassie sono in allontanamento (Universo in espansione). • Legge di Hubble: V = d * Ho (costante di Hubble) ossia la velocità di allontanamento delle galassie è direttamente proporzionale alla loro distanza originaria.

6. CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE(in base alla loro forma) • Ellittiche se hanno forma ovoidale e la velocità di rotazione della massa galattica è modesta. • A spirale se sono formate da un nucleo centrale da cui partono delle braccia composte da polveri, gas e stelle e la velocità di rotazione della massa galattica intorno al nucleo è molto elevata. • A spirale barrata in cui le braccia partono da una specie di manubrio che attraversa il nucleo. • Irregolari se non hanno una forma ben definita

8. LA VIA LATTEA • E’ la galassia a cui appartiene il sistema solare e, quindi, la Terra. E’ costituita da circa 100 miliardi di stelle. • E’ una galassia a spirale con un diametro di circa 100.000 anni luce, possiede un nucleo centrale, che contiene un buco nero (Sagittario A), circondato da un rigonfiamento e da un disco costituito dai bracci a spirale. • Nel rigonfiamento le stelle, circa 10 miliardi, ruotano intorno al nucleo alla velocità di 100 Km/s, mentre le stelle presenti nel disco ruotano alla velocità di 200 – 250 Km/s, velocità alla quale ruota anche il Sole impiegando 230 milioni di anni (ANNO COSMICO) per compiere un giro completo. • Il Sistema Solare è situato su uno dei bracci del disco (braccio di Orione) alla distanza di circa 30.000 anni luce dal centro.

9. IMMAGINI DELLA VIA LATTEA

10. UNITA’ DI MISURA DI DISTANZA IN ASTRONOMIA • U.A. ( unità astronomica) rappresenta la distanza media Terra – Sole (150 milioni di Km): questa unità viene utilizzata soprattutto per le distanze tra i corpi celesti del Sistema Solare. • Anno luce ( a. l.): è la distanza percorsa dalla luce nel vuota in un anno. Sapendo che la luce percorre 300.000 Km/s, moltiplicando tale valore per tutti i minuti presenti in un anno, un anno luce corrisponde a circa 10.000 miliardi di Km. • Parsec corrisponde a 3,26 anni luce ed a 206.000 U.A.: questa unità di misura viene usata per le distanze delle stelle.

11. AMMASSI GALATTICI La maggior parte delle Galassie sono raggruppate in ammassi tenuti insieme dalla forza di attrazione gravitazionale. La via Lattea appartiene al GRUPPO LOCALE insieme ad altre 18 galassie. E’ una galassia di Seyfert perché il suo nucleo contiene un buco nero.

13. LE NEBULOSE • Rappresentano la materia interstellare presente all’interno delle galassie. • Sono formate da gas (soprattutto idrogeno ed elio) e da polvere cosmica. • Nebulose luminose sono quelle che riflettono la luce di stelle vicine. • Nebulose planetarie sono quelle che avvolgono una stella. • Nebulose oscure hanno alte temperature, ma sono prive di luminosità in quanto si trovano in mezzo alle stelle. Da tali nebulose nascono le nuove stelle. E’ importante sottolineare come, contrariamente a quanto si potrebbe credere, la materia oscura è molto abbondante nell’Universo, rappresentando circa i 9/10 di tutta la materia presente.

16. LE STELLE • Sono corpi celesti costituiti da enormi quantità di gas(92% idrogeno, 7% elio ed 1% altri elementi chimici), tenuti insieme dalla forza gravitazionale. Le stelle emettono grandi quantità di energia sotto forma di luce e calore per mezzo di reazioni nucleari (la fusione). • Durante la fusione nucleare 4 nuclei di idrogeno si trasformano in un nucleo di elio con la perdita di parti di massa della stella (difetto di massa) che si trasforma in energia secondo l’equazione di Einstein E = m * c2 (E = energia, m = massa e c = velocità della luce) ossia quando la massa scompare si trasforma in energia e viceversa. • Le reazioni nucleari richiedono temperature elevatissime per essere innescate (15 -16 milioni di gradi). Ciò avviene e può avvenire solo nel nucleo delle stelle.

17. PARAMETRI STELLARI(carattestiche che consentono di classificare le stelle) • MASSA: è la quantità di materia presente nelle stelle. Da essa dipendono le dimensioni delle stelle che si dividono in: NANE (anche 100 volte più piccole del Sole), MEDIE(grandi quasi quanto il Sole), GIGANTI ( fino a 100 volte più grandi del Sole), SUPERGIGANTI (oltre 100 volte più grandi del Sole). • DENSITA’: è il rapporto fra massa e volume di una stella. Le stelle piccole hanno densità maggiore perché la massa (ossia la quantità di materia che contengono) è maggiore rispetto al volume che occupano. Le stelle grandi, invece, hanno densità minore perché la massa (ossia la quantità di materia che contengono) è inferiore al volume che occupano. • MAGNITUDINE: è la luminosità di una stella. Essa aumenta in relazione all’aumento della massa della stella ( L = m3). La magnitudine può essere: APPARENTE se viene valutata senza considerare la distanza di una stella dalla Terra ed ASSOLUTA se viene valutata considerando che le stelle si trovano tutte ad una stessa distanza dalla Terra, stabilita convenzionalmente in 10 parsec (32,6 anni luce).

18. Stelle rosse Stelle arancione Stelle gialle Stelle bianche Stelle azzurre Stelle blu 2.000 – 4.000° C 4.000 – 5.000° C 5.000 – 7.000° C 7.000 – 15.000° C 15.000 – 30.000° C 30.000 – 35.000° C PARAMETRI STELLARI(Colore e temperatura effettiva delle stelle)

19. CICLO EVOLUTIVO STELLARE Anche le stelle, così come accade per tutti gli esseri viventi, hanno un loro ciclo vitale: nascono, si evolvono e poi muoiono in relazione alla quantità di combustibile nucleare che contengono (idrogeno ed elio). Dai gas di cui sono fatte nascono altre stelle, in un lungo ciclo di materia.

22. DEFINIZIONI DI STELLE • NANA BIANCA: è una stella piccola, ma ancora calda esternamente ed è formata solo dal nucleo della stella. Quando sarà cessata ogni reazione nucleare diventa una NANA NERA ossia un oggetto scuro e freddo che vaga nello spazio. • Stella NOVA rappresenta ciò che rimane di una stella se, in seguito all’esplosione, in uno degli ultimi stadi del suo ciclo evolutivo, viene parzialmente distrutta, mentre prende il nome di SUPERNOVA se, sempre per gli stessi motivi, viene distrutta completamente.

23. SUPERNOVA

25. STELLE ALLA FINE DEL CICLO EVOLUTIVO • PULSAR o stelle a neutroni: rappresentano i residui dell’esplosione di una supernova, sono più piccole delle nane bianche, ma, proprio per questo, molto più dense a causa del collasso gravitazionale in una quantità di materia così grande (infatti una piccolissima parte grande quanto un bicchiere può pesare quanto un elefante). • Vengono chiamate anche PULSAR perché ruotano a velocità elevatissima per cui l’energia, emessa nello spazio sotto forma di onde radio, raggi X e luce, appare come una rapida pulsazione ritmica (come il faro di un porto).

26. BUCHI NERI • Si formano dopo l’esplosione di una supernova quando la massa iniziale è molto alta. Vengono definiti come regioni di spazio – tempo ove la gravità è talmente elevata che nulla, nemmeno la luce può sfuggire. Si forma quando una stella, se troppo massiccia, quando si esauriscono le reazioni termo – nucleari, soggiace al collasso gravitazionale. • I BUCHI NERI non si possono osservare direttamente perché non emettono luce, ma se ne possono osservare gli effetti quando, ad esempio, si trovano vicino ad una stella dalla quale aspirano continuamente materiale emettendo contemporaneamente raggi X.

27. IMMAGINI DI UN BUCO NERO

32. DIAGRAMMA DI HERTZSPRUNG - RUSSEL

33. FINE Realizzato dalla prof.ssa Romeo M. A. – ITC “A.Majorana” (Acireale) – Anno scolastico 2003 – 2004