Galassie: record di distanza con il telescopio di Einstein

17/03/2014
PIERO BIANUCCI

Come nello sport, anche in astronomia i record sono fatti per essere battuti. Un primato stabilito di recente (poche settimane fa) ha come protagoniste due debolissime galassie, più piccole della nostra Via Lattea, che risalgono ad appena 800 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo aveva soltanto il 6 per cento dell’età attuale. Sono quindi, ad oggi, le galassie più lontane e antiche che ci sia dato conoscere. Non so per quanto tempo resisteranno in cima alla classifica. Credo per poco. Ormai quasi mensilmente la frontiera dell’universo viene spostata sempre più a ridosso del Big Bang.

Nello stabilire i ricorrenti primati di distanza c’è un fattore ormai costante: di solito gli strumenti degli astronomi si fanno aiutare da “lenti gravitazionali”, cioè da un prezioso “strumento naturale” costituito da oggetti massicci interposti tra noi e le galassie più remote in modo tale da concentrarne la luce. Potremmo chiamarlo il ”telescopio di Einstein” perché si tratta di un prezioso “effetto collaterale” della sua teoria della relatività generale.

Il telescopio terrestre usato in questa occasione era invece il Large Binocular Telescope del Monte Graham in Arizona (due specchi da 8,40 metri sulla stessa gigantesca montatura altazimutale, partecipazione italiana al 25%) mentre il telescopio cosmico messo a disposizione dalla natura era la lente gravitazionale MACS J07717, un ammasso di galassie che “pesa” quanto un milione di miliardi di stelle come il nostro Sole, collocato nella costellazione dell’Auriga alla distanza di 5,4 miliardi di anni luce.

A sua volta MACS J07717 è detentore di un primato: per quanto ne sappiamo oggi, è l’ammasso di galassie più massiccio dell’universo. Inoltre nel dicembre 2012 il telescopio spaziale “Hubble” ha scoperto che questo ammasso è attraversato da un colossale filamento di materia oscura. Nel gruppo di astrofisici autori dello studio sulle galassie più lontane (pubblicato in “The Astrophysical Journal Letters”) c’è una buona rappresentanza di ricercatori del nostro Istituto nazionale di Astrofisica: Eros Vanzella, Adriano Fontana, Andrea Grazian, Marco Castellano, Laura Pentericci, Emanuele Giallongo, Roberto Speziali dell’Osservatorio Astronomico di Roma, Felice Cusano dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Stefano Cristiani e Mario Nonino dell’Osservatorio Astronomico di Trieste e Piero Rosati, dell’Università di Ferrara e associato INAF.

Le lenti gravitazionali (disegno) sono, come già accennato, un “sottoprodotto” della relatività generale di Einstein. Il fisico tedesco fa riferimento all’effetto “lente gravitazionale” già in una lettera che scrisse nel 1913 a Georg Hale. A lui, astronomo solare, Einstein sottoponeva l’idea di rilevare la deflessione dei raggi di luce delle stelle radenti il bordo del la nostra stella, fenomeno poi effettivamente osservato da Eddington durante un’eclisse totale nel 1919. Di vere e proprie lenti gravitazionali Einstein scrisse poi in un breve saggio del 1936, ma lui stesso non credeva che un giorno si sarebbero trasformate in un autentici strumenti ottici naturali al servizio degli astronomi.

Un altro primato, già segnalato da una notizia su questa pagina de “La Stampa” online, riguarda le dimensioni delle stelle ed è di pochi giorni fa. Il diametro della stella più grande mai osservata è più di 1300 volte quello del Sole. Cioè pari a quasi 2 miliardi di chilometri. Il doppio della gigante rossa Betelgeuse che brilla nella costellazione di Orione. Se fosse al posto del Sole, la fotosfera della stella-record si troverebbe tra le orbite di Saturno e di Urano.

La scoperta è stata possibile grazie all’uso del VLT (Very Large Telescope), il telescopio dell’Osservatorio australe europeo sulle Ande del Cile, nella modalità di interferometro. Si tratta, in realtà, di un sistema stellare doppio, ma le due componenti sono così vicine da essere praticamente in contatto tra loro. Ciò fa sì che siano avvolte in una estesissima atmosfera. Questo oggetto, la ipergigante gialla HR 5171 nella costellazione australe del Centauro, dista da noi circa 12 mila anni luce. HR 5171 era nota da una sessantina di anni ed è al limite della visibilità a occhio nudo (varia tra le magnitudini 6,1 e 7,3), ma non se ne conoscevano con tanta precisione le eccezionali caratteristiche. Poiché c’è un trasferimento di massa dalla stella minore alla maggiore, il sistema è in rapida evoluzione. Potremmo assistere alla fusione e forse all’esplosione delle due stelle.

Lo studio di questo astro eccezionale si deve ad Olivier Chesneau dell’Osservatorio della Costa Azzurra (Nizza). Analizzando i dati sulla luminosità variabile della stella, e usando osservazioni da altri ricercatori, Chesneau e colleghi hanno confermato che l’oggetto è una binaria a eclisse in cui la componente più piccola passa davanti o dietro la più grande durante l’orbita. In questo caso, la compagna compie una rivoluzione intorno a HR 5171 A ogni 1300 giorni.

A chi è appassionato di record astronomici segnalo che sta arrivando in libreria “Universo da capogiro – Fenomeni estremi nel cosmo” di Bryan Gaensler, edizioni Dedalo (236 pagine, 16 euro). Temperature, masse, velocità, dimensioni, luminosità campi magnetici e gravitazionali, densità al limite non solo dell’immaginazione ma delle stesse leggi della fisica. Torneremo a parlarne. L’universo è più vario e affascinante del favoloso Circo Barnum.

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