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Fra stella e stella


Giovedì 17, Luglio 2014
in  Stella Stellina


Lo spazio interstellare è tutt'altro che vuoto.


Granuli microscopici di polveri, atomi, molecole rivelano la loro presenza oscurando le stelle sullo sfondo e arrossandone la luce: cosa sappiamo della loro natura e della loro origine?


L'idea dello spazio che esiste tra stella e stella e di quello ancora più vasto interposto tra una galassia e l'altra porta inconsapevolmente con sé l'idea di una enorme regione vuota, un deserto ampio e sterile. In realtà la più di cinquant'anni si è compreso come la densità del materiale interstellare sia tutt'altro che trascurabile e che esiste nello spazio una grande quantità di idrogeno freddo, invisibile ai nostri occhi a meno, che le polveri frammiste ad esso non oscurino un numero di stelle sufficiente a farlo apparire come un buco oscuro nella via Lattea.


Questo idrogeno si trova diffuso all'interno della Galassia frammisto a molecole e composti più complessi di vari elementi, non ultimi in ordine di abbondanza quelli organizzati in molecole organiche come la formaldeide o l'alcool etilico.


La presenza di questo materiale richiede, come vedremo, temperature particolarmente basse affinché i legami tra gli atomi possono agire e richiede inoltre almeno una precedente generazione di stelle già evolute o disintegratesi nello spazio sotto forma di supernovae.


All'estremo opposto della scala delle temperature un altro tipo di materiale 'oscuro', perché invisibile, ai nostri occhi eppure a milioni di gradi Kelvin, occupa la spazio.


La scoperta di quest'ultimo materiale oscuro sia all'interno che all'esterno delle galassie è stata resa possibile dallo sviluppo nel corso di diversi anni di tecniche sempre più raffinate di osservazione. Ma vediamo innanzitutto come ci si è resi conto che lo spazio intorno a noi doveva essere pieno di materia.


Agli inizi del novecento si credeva ancora che lo spazio tra stella e stella fosse vuoto e trasparente alla radiazione ottica. In realtà era nota a tutti gli astronomi la presenza di nubi luminose, come del resto l'esistenza nello spazio di regioni oscure tra le stelle, osservate già da Herschel alla fine del XVII secolo. Eppure fino agli inizi, del novecento ci furono fra gli astronomi accese, discussioni sulla natura di queste regioni oscure, se esse, fossero cioè nubi assorbenti o veri e propri ruoli di stelle. E l'idea che oltre a questi addensamenti potesse esistere anche un gas diffuso e a bassissima densità era ancora lontana dall'essere riconosciuta valida dal mondo scientifico del primo novecento.


Ma nel 1904 l'astronomo Hartmann si rese conto che lo spettro della stella S della costellazione di Orione, nota con il nome arabo di Al Mintaka (la cintura), erano presenti, delle righe di assorbimento dovute a ioni di calcio una volta ionizzato (cioè con un elettrone in meno) che non appartenevano alla sua atmosfera. La scoperta fu resa possibile dal fatto che S Orionis è un doppio sistema spettroscopico, ovvero un sistema formato da due stelle la cui velocità orbitale ha una notevole componente radicale. Di conseguenza, per l'effetto Doppler generato dalla rotazione attorno al comune centro di massa, le righe delle due stelle tendono ad oscillare periodicamente verso il violetto e verso il rosso, a seconda che la stella che le emette si avvicini o si allontani dalla terra lungo la sua orbita.


In S Orionis mentre tutte le righe spettrali oscillano periodicamente, le righe H e K del calcio ionizzato mostrano una componente che non partecipa a questo moto. L'ipotesi più credibile che potesse essere fatta già dall'epoca di questa scoperta era che le righe apparentemente immobili provenissero da atomi presenti nello spazio fuori del sistema binario, che non partecipavano perció al moto di rotazione e frapposti tra noi e la stella, poiché ne assorbivano la luce. La scoperta di Hartmann trovó presto conferma nello spettro di altre binarie spettroscopiche.


In alcune di esse, in aggiunta alle righe spettrali oscillanti per la rotazione, era possibile rivelare la presenza di altri elementi come, ferro, sodio e composti di carbonio.


Ma l'aspetto più rilevante era che l'intensità di quelle righe oscure e perció l'assorbimento della radiazione stellare, risultava essere più grande quanto maggiore era la distanza da noi della stella in cui veniva osservato. Quest'ultimo fatto implicava necessariamente la conclusione che lo spessore assorbente deve essere proporzionale alla lontananza della stella e che perció il materiale assorbente deve trovarsi diffuso nello spazio anziché essere concentrato attorno alle stelle.


L'assorbimento selettivo, cioè che agisce soltanto sulle lunghezze d'onda tipiche di certi elementi, non bastava peró a spiegare l'assorbimento globale di tutta la luce proveniente da alcune regioni della via Lattea. Queste ultime dovevano probabilmente contenere delle discrete quantità di microscopiche particelle, polveri stellari, in grado di smorzare e talvolta bloccare la luce delle stelle retrostanti.


Solo il lavoro di ricerca condotto negli inizi del novecento dall'astronomo Robert, Trumpler fu dimostrata definitivamente la presenza di polveri interstellari in grado di smorzare e rendere più rossastra la luce delle stelle, proprio come le polveri della nostra atmosfera fanno con la luce del Sole al tramonto.


(1. continua)

Umberto Paoli

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