La Via Lattea

(In Luce Visibile: 300 700 nm)
La fascia piu` chiara che attraversa il cielo notturno
e` stata indicata in tutte le culture antiche con vari
nomi che spesso fanno riferimento ai concetti di:
“Fiume Celeste” o “Strada Celeste”.
Oggi noi usiamo il termine Galassia (per i greci
“Galaxia kyklos”=Anello di Latte) o Via lattea (per i
latini “Via lactea”=Strada di latte)
Osservazione cruciale:
1610 – Galileo deduce dalle sue osservazioni che:
“la galassia non e` altro che una congerie di
innumerevoli stelle disseminate a mucchi;...”
(Sidereus Nuncius)
1750– Kant, senza fare nuove osservazioni,
ipotizza per la via lattea una forma di
lente, senza pero` assegnare al Sole
una posizione particolare.
1785– Herschel, usa un telescopio da 48 cm
per contare stelle in 683 direzioni del
cielo. Conclude che:
a) la Via Lattea ha una forma appiattita
come una “pietra da macina”;
b) la posizione del Sole e` vicina al centro
c) disegna una mappa della Via Lattea
1785 - La Via Lattea secondo Herschel: una distribuzione delle stelle con il Sole in posizione
quasi centrale.
Sole
Modello di Kapteyn
(1901-1922)
Kaptein con immagini fotografiche stima
1) le distanze delle stelle (parallasse)
2) “moti propri” (per le stelle vicine)
3) come cambia la densita' delle stelle
con la loro brillanza apparente
e ottiene qualcosa di simile
alla mappa di Herschel:
~15 kpc
~3 kpc
Ammasso Globulare
Modello di Shapley
(1915-1921)
Shapley osserva che gli ammassi globulari:
1) sono uniformemente distribuiti “sopra”
e “sotto” la fascia della Via Lattea;
2) sono piu` concentrati verso il “bulge”
(rigonfiamento centrale) della Via Lattea
3) le “RR Lyr” contenute negli ammassi
permettono di determinarne le distanze
La distribuzione degli ammassi appare quindi:
Le “arti” fondanti dell'astronomia:
 la



 la


misura delle distanze
Sfruttando il moto della Terra e la geometria
Confrontando brillanze osservate ed intrinseche
Sfruttando dimensioni note di oggetti selezionati
misura del moto
Sfruttando l'effetto “Doppler”
Spostamenti angolari (astrometria)
Distanze “geometriche”
(metodo della parallasse)
gen
lug
Volume esplorato da satellite (ESA/Hipparcos-1989/93) [500pc]
La missione ESA/GAIA (2013/2018) estendera` il limite ~10 volte
Distanze “fotometriche”
(diluizione della luce)
Riepiloghiamo:
●
Parallasse annua: distanza degli oggetti vicini
●
Parallasse spettroscopica: stelle lontane
●
Parallasse fotometrica: oggetti piu' lontani
●
●
Altri metodi … : oggetti extragalattici
La misura del moto
(rispetto ad un osservatore)
I “canali di informazione” che usiamo per
stimare le velocita dei corpi celesti sono
essenzialmente due:
l'arte dell'astrometria: che valuta lo spostamento
delle posizioni relative degli oggetti nel cielo causato
dalla componente trasversa della velocita`;
l'arte della spettroscopia: che permette la misura
delle variazioni della lunghezza d'onda della luce
dovute alla velocita` radiale rispetto all'osservatore.
Moto “spettroscopico”
Le onde emesse da una sorgente sono caratterizzate
dalla loro lunghezza d'onda.
Se le onde non sono prodotte da
un'ambulanza ma da stelle lontane ?
Osservatore
Come immaginiamo il meccanismo di emissione e
assorbimento di “luce” da parte di atomi/molecole
Il caso della linea a 21 cm
emessa dall'atomo di idrogeno
(elemento piu' abbondante nel gas cosmico)
La struttura atomica
dell'idrogeno permette
l'emissione di radiazione
a 21 cm che, captata dai
radiotelescopi, fornisce
informazione sia sulla
distribuzione della massa
che sulle velocita' (effetto
Doppler) delle nubi che
“disegnano” la Via Lattea.
Come appare il cielo alla lunghezza d'onda della linea a 21 cm
<=>21 cm
I colori indicano la densita` dell'idrogeno
 Una
galassia
esterna: M83
 Distanza:
3.6 Mpc
In molte altre galassie l'idrogeno
si concentra in
nubi, delineando
le braccia di una
spirale
visibile
=21 cm
Segnale osservato a 21 cm sul piano Galattico
in direzione a 90 gradi di longitudine
Segnale osservato a 21 cm sul piano Galattico
in direzione a 90 gradi di longitudine
Linea di vista indicata da
Misurando lo spostamento Doppler  e ricavando le velocita`
radiali (v=c possiamo valutare le distanze delle
nubi di idrogeno che popolano la Via Lattea
Usando misure di velocita` e posizione possiamo allora
ricostruire l'andamento della velocita` di rotazione con
l'aumentare della distanza dal centro della Galassia.
Curvasenso
di rotazione
nella nostracurva
Galassia?
Che
haosservata
una simile
la sua interpretazione pone dei problemi
che potremmo risolvere se la massa che
costituisce la nostra Galassia e`, in realta`,
molto maggiore di quella che vediamo
con i nostri telescopi !
Perche` la curva di rotazione ci interessa
V~
Msole
Distanza
All'interno del sistema solare, la massa M e`
dominata da Msole, cosicche` M non cambia
sensibilmente con la distanza R di un dato pianeta
– La curva di rotazione appare 'Kepleriana':
Sistema Solare
Galassia
Nella Galassia invece, M non e` concentrata ma
a grande distanza dal centro ci aspettiamo
comunque un andamento Kepleriano che NON
si osserva: la curva di rotazione appare “piatta”
V~costante
Come sarebbe la curva di rotazione in presenza della
sola massa visibile ?
La massa galattica e` praticamente tutta concentrata entro l'orbita del Sole e
quindi a distanze maggiori le velocita` orbitali dovrebbero diminuire secondo la
legge di Keplero. Questo NON si osserva, suggerendo la presenza di altra
massa oltre alla materia visibile  “Materia Oscura”: “roba” non luminosa e
poco interagente cosi` da non essere rivelata con le attuali technologie.
Anche se abbiamo discusso del disco Galattico, la “materia
oscura” potrebbe essere distribuita su una specie di “alone”
che ingloba tutta la Galassia visibile.
Il problema non e` limitato alla Galassia: anche la
curva di rotazione nella vicina galassia di Andromeda
e` “piatta”!
E …. le altre galassie ?
Il moto osservato nella maggior
parte delle galassie suggerisce
la presenza diffusa di grandi
quantita' di “materia oscura”
D: Quanta materia oscura sarebbe necessaria per
giustificare le osservazioni sulle galassie ?
R: tra 5 e 10 volte la materia visibile !
D: come dovrebbe essere distribuita ?
R: come un'alone che si estende oltre i confini
delle galassie visibili !
D: qual'e` la natura di questa materia oscura
R: non lo sappiamo, facciamo ipotesi che si cerca
di verificare: residui di stelle o stelle “mancate”,
particelle di origine cosmologica, “buchi neri”…..
Si aprono grandi spazi per la fantasia !
Ma attenzione … ogni idea sara` accettata
solo se si mostrera` compatibile con tutte
le osservazioni e gli esperimenti, anche
quelli suggeriti dalla stessa idea !
Sulla scia del metodo
suggerito dal capostipite:
Abbiamo informazioni sulla nostra Galassia
in tutte le regioni dello spettro …..
… ma cio` che abbiamo finora imparato sulla
natura della nostra Galassia ci fa anche intuire
quanta strada ci sia ancora da fare, nel solco di
Galileo, per “capire” sempre piu` intimamente
la Natura in cui siamo immersi !
FINE