giovedì 22 agosto 2013

Cos'è una nebulosa planetaria?

Ogni tanto in rete si trovano fantastiche, assolutamente fantastiche immagini di oggetti come questo:


Lasciamo due righe per lo stupore.


Bene, rieccoci. Come dicevo, la rete pullula di queste immagini. Ma di che si tratta?
Dunque, abbiamo a che fare con una cosiddetta nebulosa planetaria. Molto bene. Che roba è?
Dobbiamo fare qualche passo indietro. Precisamente prendere una stella. Non una molto grande (dove per molto grande si intende un centinaio di volte la massa del nostro Sole), piuttosto proprio una massiccia come il Sole. 
Ci sono parecchie cose che accadono ad una stella, anzi all'interno di una stella. Ci vorrebbe troppo tempo per raccontarle tutte e bene. Per questo ci concentreremo su quello che succede alla fine del ciclo vitale di una stella grande come il Sole. Beh, il risultato lo sapete già perché è proprio quello mostrato nell'immagine di apertura. Vediamo un po'. In soldoni quello che accade è che il Sole diventerà una stella gigante rossa e alla fine espellerà gli strati più esterni e rimarrà solo una stellina piccina chiamata nana bianca. 
Tutto ciò si può anche vedere nell'immagine. Infatti al centro vi è un puntino piccolo piccolo: quello è il resto del nucleo della stella! 
Perché il gas espulso si illumina? Questo è causato dai fotoni emessi dal resto del nucleo della (ormai) ex-stella, i quali sono emessi nella lunghezza d'onda dell'ultravioletto. Questi fotoni vanno a ionizzare gli atomi degli strati espulsi (Attenzione! La prossima è una frase che potrebbe spaziare nella meccanica quantistica!), cioè vanno ad eccitare gli elettroni del gas i quali, quando poi smettono di essere eccitati e tornano allo stato fondamentale di bassa energia emettono la luce (cioè i fotoni) che vediamo provenire dalla nebulosa.
Questa cosa ovviamente non può durare all'infinito. Infatti pian piano il nostro rimasuglio è destinato a diventare una nana bianca a tutti gli effetti. E siccome non vi sono più reazioni nucleari che sfornano fotoni, questo significa anche un raffreddamento inesorabile della nana bianca. Ad un certo punto dunque comincia ad esserci una certa mancanza di fotoni ultravioletti e quindi pur continuando ad espandersi nell'universo, il gas espulso diventa per noi invisibile e a quel punto potremo anche dire che non ci sono più i gas espulsi di una volta!
Ma perché ci servono i fotoni ultravioletti, potremmo chiederci a questo punto. Perché più la nana bianca si raffredda più produce fotoni di bassa energia. Ma più l'energia è bassa è più diventa difficile eccitare e/o ionizzare gli atomi del gas espulso che si espande. Per esempio prendiamo l'idrogeno che è l'atomo più semplice possibile con un protone nel nucleo e un elettrone in giro attorno a tale nucleo: se l'elettrone è allo stato di energia fondamentale allora per ionizzare tale atomo è necessario un fotone ultravioletto. Atomi più complessi hanno nuclei con più protoni e quindi richiedono maggiore energia per ionizzare gli elettroni. Inoltre la maggior parte del gas espulso da una stella è prevalentemente idrogeno. Quindi ecco che, ad un certo punto, come in una favola, la nebulosa planetaria si spegne...
(Lascio un rigo per sospirare)

Comunque, si potrebbe parlare per ore delle nebulose e si potrebbero raccontare tanti di quei dettagli...ma noi non lo faremo. Lo spirito di questo blog è quello di incuriosire, mettere in moto il meccanismo della ricerca. Voglio dire, non si può pretendere che siano tutti esperti di astrofisica. Nemmeno gli astrofisici stessi sono esperti di tutte le varie parti dell'astrofisica!
Però, almeno, la prossima volta che vedrete una nebulosa planetaria potrete spiegare al vostro amico/a, partner, genitore, figlio o quant'altro quello che ora sapete, cioè che:
1) Una nebulosa planetaria è il resto di una stella (grande più o meno come il Sole) che ha finito di campare ed ha espulso tutti gli strati più esterni;
2) Al centro della nebulosa vi è una piccolo oggetto che non è altro che il rimasuglio della stella che c'era prima il quale emette i fotoni che poi provocano l'illuminazione del gas espulso e quindi danno effettivamente vita alla nebulosa. Questo rimasuglio si trasformerà pian piano in una nana bianca che pian piano si raffredderà e a quel punto non riusciremo più a vedere gli strati di gas espulso in espansione.
3) MOLTO IMPORTANTE: la nebulosa si chiama planetaria, vero. Ma non ci sono pianeti coinvolti, non dimenticatelo!!!

Vedere le immagini provenienti dallo spazio è fantastico ma se tutti le sapessimo raccontare solo un pochino sarebbe sensazionale. Non trovate?