LE NEBULOSE PLANETARIE

FOTO NASA

Di seguito chiacchiererò un poco su questi oggetti che amo particolarmente e mi affascinano.

Mi scuso fin da ora per eventuali inesattezze scientifiche o aspetti spiegati in maniera troppo superficiali…ma non sono un astronomo o un divulgatore.

Una nebulosa planetaria è essenzialmente la fase finale del ciclo vitale di una stella di massa medio - grande.

  Il nome Nebulosa Planetaria è dovuto all’aspetto che esse mostrano alla visione telescopica: un luminoso disco. Il primo a coniare questo termine fu l’astronomo William Herschel, nel 1785, in quanto questi oggetti avevano un aspetto simile al pianeta Urano, da lui scoperto.

Come si formano

 

  Le stelle comprese nell’intervallo tra le 0,8 e 4 masse solari, termineranno la loro vita come Nebulosa Planetaria. Stelle che in una determinata fase cominciano a spogliarsi degli strati più esterni e riducono il loro nucleo ad un corpo via via più compatto, una Nana Bianca.

  Queste stelle rappresentano il 90% della popolazione della nostra Galassia, quindi è enorme il numero di stelle che daranno “vita” a delle nebulose planetarie.

Prima di divenire una nebulosa planetaria, la stella, passa per un diverso numero di fasi.

Una piccola stella al momento in cui termina la propria scorta di idrogeno contenuta nel suo cuore subisce dei cambiamenti.

In questa fase tutto l'idrogeno nel cuore stellare si è trasformato in elio, le reazioni nucleari interne inizialmente  rallentano e poi si esauriscono.

Il cuore della stella  inizia a freddarsi, la pressione del suo campo gravitazionale diminuisce  con il risultato che gli strati esterni della stella iniziano a pesare sul nucleo facendolo comprimere.

Proprio questa pressione induce il cuore a comprimersi e la temperatura nuovamente a salire.

Questo innalzamento della temperatura non è dovuto alle reazioni nucleari, come nelle fasi di vita di una stella, ma al mutare dell’energia gravitazionale del nucleo in energia termica.

Nel cuore della stella, adesso non vi è più idrogeno, ma negli strati più esterni è ancora presente.

Il calore emesso dal cuore è però tale da riscaldare gli strati esterni più vicini ad esso ed a innescare la trasformazione dell’idrogeno presente in elio.

Lo strato in cui avviene questa trasformazione è molto sottile rispetto al resto della stella. Questa zona viene chiamata Hydrogen Burning Shell. Nella stella si presentano quindi dei gusci di fusione

Ora l’elio formatosi nell’ Hydrogen Burning Shell cade nel nucleo. Il cuore stellare quindi aumenta di massa ma continua a comprimersi sempre di più.

Gli strati esterni della stella, sotto la continua pressione di un cuore sempre più caldo, si espandono verso l’esterno.

Le parti esterne della stella sono più fredde rispetto ad un nucleo caldissimo.

La stella, sotto la pressione della spinta interna, aumenta di molto il suo raggio iniziale, assume un colore rossastro e aumenta in maniera decisa la propria luminosità.

L’astro è divenuto gigante, la stella è entrata appunto nella Fase di Gigante Rossa.

Dalla fusione dell’elio, nel cuore della stella, avviene la nascita di atomi di carbonio e di ossigeno.

Come è avvenuto per l’idrogeno, ora anche la scorta di elio nel cuore, termina.

Con l’interruzione delle reazioni nucleari interne al nucleo, quest’ultimo comincia una nuova fase di contrazione su se stesso.

Conseguenza di questa nuova contrazione è una altissima temperatura del nucleo. Il fortissimo calore emesso dal cuore riesce a scaldare a dovere lo strato di elio che lo ricopre.

Questo calore permette l’innesco di nuove reazioni nucleari che producono Carbonio ed Ossigeno.

Questo evento viene chiamato Shell Helium Burning.

La stella, a questo punto, comincia una seconda fase di Gigante Rossa, con una luminosità mai avuta prima, entra in una fase nota come Asymptotic Giant Branch, entra nella Fase di Stella AGB.

La stella AGB è ora formata da un nucleo di Ossigeno e Carbonio, circondato da un guscio di reazioni nucleari dell’elio (helium burning shell) a sua volta circondato da una spessa  zona di elio che non viene scaldato abbastanza per innescare reazioni nucleari. Tutte queste zone vengono circondate dalla fascia Hydogen Burning Shell, spiegata prima.

Il resto della stella è formato prevalentemente da idrogeno che non ha raggiunto la temperatura di fusione, fino agli strati più esterni.

La stella durante la fase AGB è caratterizzata dalle enormi dimensioni che assume.

Il nucleo ha una dimensione paragonabile alla Terra mentre gli strati esterni sono immensi, possono raggiungere un raggio  pari all’orbita terrestre. Anche la luminosità della stella AGB è immensa, può arrivare a brillare come 10.000 volte il nostro Sole.

Durante la fase di AGB, la stella aumenta quindi le sue dimensioni e la sua brillantezza, di conseguenza viene a formarsi un fortissimo Vento Stellare. La stella entra nella Fase di Supervento.

Questo fortissimo vento stellare comincia a spazzare via gli strati esterni .

Conseguentemente la stella perde  massa. Più il vento spazza gli strati esterni più vengono scoperti gli strati interni molto caldi fino al cuore di Ossigeno e Carbonio.

Gli strati espulsi dal Supervento vanno a formare un guscio nebuloso intorno a quello che rimane della stella. Si entra nella Fase di Nebulosa Protoplanetaria.

Mano a mano che i venti spingono via gli strati esterni della stella, il guscio nebuloso si allontana dal cuore della stella che viene messo completamente allo scoperto

I materiali espulsi viaggiano ad una velocità di decine di kilometri al secondo.

Il nucleo stellare, ora completamente esposto, eccita in fasi diverse il materiale nebuloso che lo circonda andando a generare la Nebulosa Planetaria.

I gas che circondano il nucleo verranno spinti sempre più dal vento stellare, fino a che si dissiperanno completamente nello spazio interstellare.

Rimarrà solo il nucleo centrale della stella originaria che con il passare del tempo esaurirà tutto il combustibile residuo e concluderà la sua evoluzione  divenendo una stella Nana Bianca.

Distribuzione nel cielo

Visto che il 90% delle stelle presenti nella Galassia sono della massa giusta per trasformarsi in futuro in Nebulose Planetarie, di conseguenza la distribuzione di queste ultime è strettamente legato alla distribuzione delle stelle all’interno della Galassia.

Infatti le Nebulose Planetarie sono presenti in maggior numero nel cielo, dove esso è attraversato dalla Via Lattea, soprattutto verso il Bulge galattico presente nel Saggittario. Ciò avviene perché la zona in questione è formata da una maggiore distribuzione del tipo giusto di stelle che diverranno Nebulose Planetarie e in secondo luogo perché dalla Terra, prospetticamente, è in quella direzione che avviene il maggior numero di addensamento stellare. Uno dei periodi maggior mente favorevoli all’osservazione è infatti, l’Estate, seguito dal periodo invernale.

Se volessimo raffigurare con una mappa, la posizione delle Nebulose Planetarie note, il risultato sarebbe una rappresentazione grafica del profilo della nostra Galassia, La Via Lattea.

ABELL 39 - FOTO NASA

Classificazione

Esiste un metodo di classificazione delle Nebulose Planetarie chiamato Sistema Vorontsoz-Vellyaminov che divide questi oggetti a seconda dell’aspetto che assumono al telescopio:

Tipo 1:   Apparenza Stellare

Tipo 2a: Apparenza Circolare con Centro Brillante

Tipo 2b: Apparenza Circolare con Brillantezza Uniforme

Tipo 2c: Apparenza Circolare con Possibile Struttura ad Anello

Tipo 3a: Disco Irregolare con Brillantezza Irregolare

Tipo 3b: Disco Irregolare con Possibile Struttura ad Anello

Tipo 4:  Struttura ad Anello Definita

Tipo 5:  Forma Irregolare

Tipo 6:  Forma Anomala

Strutture più complesse sono caratterizzate dalla combinazione degli aspetti sopra indicati e vengono nominati con la combinazione delle tipologie, come "4+2" (anello e disco) o "4+4" (due anelli).

M76 - FOTO NOAO

Che cosa hanno di affascinante?

Le Nebulose Planetarie hanno un aspetto bellissimo. C’è chi le definisce “I Fiori del Cielo”.

Assumono delle forme diverse e molto belle. Sono tra quei pochi oggetti del Profondo Cielo che mostrano una sorta di colore identificabile all’osservazione visiva.

Astrofotografie amatoriali danno degli spettacoli eccezionali da osservare, con forme e colori diverse tra nebulosa e nebulosa.

Non mi pronuncio sulle riprese professionali telescopiche di questi oggetti, basta osservarne qualcuna in rete per rimanere affascinato dalla visione che regalano.

Ma c’è un altro aspetto che personalmente mi fa amare questi oggetti.

Un qualcosa che mi fa meditare sull’universo, che mi rende l’osservazione telescopica più mentalmente profonda.

Morendo e quindi trasformandosi in Nebulose Planetarie, la stella in questione, sparge nello spazio circostante il materiale che si era formato internamente a lei. Questo materiale va ad arricchire il mezzo interstellare e quindi a contribuire con la formazione di nuove stelle.

La fine di un qualcosa va a generare l’inizio di qualcos’altro. Il ciclo naturale della vita e della morte. Affascinante.

Nell’universo ci sono altri esempi di questo ciclo morte-vita. Avviene anche con la violenta morte di una stella, una supernova che esplodendo genera un onda d’urto che influisce sul materiale circostante, il materiale sollecitato dall’onda d’urto comincia a condensarsi e a generare nuove stelle.

Il ciclo morte-vita che avviene in natura sul nostro pianeta, avviene anche nello spazio che ci circonda.

Le Nebulose Planetarie, quando le osservo, mi ricordano che siamo tutti figli dello stesso universo.

ABELL 21 "NEBULOSA MEDUSA" - FOTO NOAO