martedì 22 dicembre 2015

Le Stelle Cadenti

Ciao a tutti amanti della fisica!
 Molto probabilmente tutti noi abbiamo provato l'emozione di scrutare il cielo nella notte di San Lorenzo a caccia di un barlume luminoso. Il più delle volte ci illudiamo di aver osservato qualcosa di interessante, ma si tratta quasi sempre di aerei o satelliti... Non di rado però capita di avvistare le sfuggenti Stelle Cadenti o, per chiamarle col loro vero nome, le Meteore. Ma di che si tratta? Da quanto tempo le conosciamo? E perché sono osservabili più facilmente in alcuni periodi? 

 

Le Stelle Cadenti per Aristotele

 Come per moltissime altre faccende scientifiche, le stelle cadenti erano già state osservate e analizzate dai greci, che avevano già capito che non potevano essere vere stelle. In effetti, come ebbero modo di notare, il numero di stelle in cielo non variava mai dopo una pioggia di meteore. Ma la loro intuizione non si fermava qu: i pensatori ellenici avevano pure capito che le stelle cadenti dovevano trovarsi all'interno dell'atmosfera. Non a caso infatti le chiamarono Μετέωρα, unione delle parole "meta" e "aer" che significa appunto "in mezzo all'aria".
Un meteorite

 A questo punto occorre dare un po' di definizioni:
  • Chiamiamo meteora, o stella cadente, un oggetto che entra nell'atmosfera. Le meteore più luminose vengono chiamate bolidi.
  • Diamo il nome di meteorite a un oggetto che colpisce la superficie terrestre. Ogni meteorite quindi è stato anche una meteora, ma non tutte le meteore diventano meteoriti.

Tuttavia, a parte le intuizioni dei greci, si dovette aspettare fino alla prima metà del 1800 per lo studio scientifico di questi fenomeni. L'interesse fu stimolato dalla luminosissima pioggia di meteore che si verificò il 13 Novembre 1833, e condusse ben presto a dei risultati.

Il fenomeno delle Meteore

Disintegrazione di una cometa fotografata dal telescopio Hubble
 Il primo passo nell'analisi delle stelle cadenti fu annotare i periodi dell'anno con maggiori osservazioni, unitamente alla direzione di provenienza delle meteore osservate nello stesso arco di tempo.
 A questo punto fu semplice risalire alle orbite dei vari gruppi di meteore, a cui si diede il nome di sciami. Alla pari dei pianeti del Sistema Solare e delle comete, anche le meteore descrivono un'orbita attorno al Sole. In effetti, le piogge di stelle cadenti si verificano proprio quando la Terra attraversa uno di questi sciami.

 Gli sciami di meteore descrivono orbite estremamente schiacciate, che ricordano molto quelle delle comete. Questo ha spinto gli astronomi a supporre che gli sciami di stelle cadenti non siano altro che i residui di una cometa discioltasi completamente. Il processo di disintegrazione delle comete è stato effettivamente osservato, avvalorando questa tesi. Inoltre, anche altri corpi celesti (come gli asteroidi) possono frantumarsi e dare origine a uno sciame di comete.
Lo stesso accade nell'episodio dei Simpson "La cometa di Bart"

 Quando la Terra attraversa uno di questi sciami, i frammenti di materia vengono attratti dal campo gravitazionale terrestre ed entrano nell'atmosfera (il ché spiega perché le stelle cadenti sono più frequenti in alcuni periodi). A questo punto la polvere che costituisce lo sciame risente dell'attrito dell'aria e comincia a scaldarsi molto rapidamente. Questo processo procede fino a quando la temperatura dei frammenti non raggiunge i 2000-3000 *(a seconda della composizione chimica del frammento) gradi Kelvin. A questo punto il corpuscolo è così caldo da cominciare a sciogliersi, a partire dalla superficie esterna.

 Quello che succede in pratica è che dei granelli incandescenti (talvolta direttamente delle gocce) si staccano dal frammento di partenza e vanno a formare la scia caratteristica delle stelle cadenti. Il processo procede fino alla completa dissoluzione del frammento, o fino a quando questo non raggiunge il terreno.

 Vale la pena di chiedersi quanto siano grandi le comete quando penetrano nell'atmosfera. La risposta è sorprendente: una stella cadente luminosa quanto Venere non è che un granellino di un grammo, e sono visibili persino meteore ancora più leggere!

Le micrometeore

 Ma le stelle cadenti sono effettivamente così rare? Nient'affatto! Possiamo effettuare una stima di quante meteore siano risucchiate dal campo gravitazionale terrestre ogni giorno, quello che otteniamo è:
  • 20 000 meteore massa superiore a un grammo
  • 200 000 000 meteore visibili a occhio nudo
  • miliardi di meteore con massa inferiore
 A queste ultime diamo il nome di micrometeore (o micrometeoriti, nel caso in cui queste riescano a raggiungere la superficie terrestre).
Micrometeoriti di pochi decimi di millimetro

 Abbiamo diverse prove dell'esistenza di queste piccole meteore. Un esempio è il fatto che nell'aria è possibile trovare della polvere ricca di nichel, elemento presente nelle meteore ma che non avrebbe motivo di svolazzare nell'atmosfera. Si tende a pensare quindi che questa polvere sia provocata dall'incessante flusso di micrometeore che entrano nel campo gravitazionale terrestre.






Luce Zodiacale
 Un'altra prova a favore dell'ipotesi delle micrometeore è la cosiddetta Luce Zodiacale. Si tratta di una luce debolissima, leggermente più intensa nella sezione di cielo che ospita le costellazioni zodiacali (da cui il suo nome). La Luce Zodiacale è talmente debole che è quasi impossibile scorgerla ad occhio nudo; ciononostante costituisce un'importante prova dell'ipotesi delle micrometeore. Quello che rende tanto speciale la Luce Zodiacale sono le frequenze della radiazione che proviene da essa **(in termini più tecnici: il suo spettro di emissione) .

 Andando a studiare il suo spettro, si scopre che la Luce Zodiacale non è altro che un riflesso della luce solare! Insomma, sembra che ci sia una sorta di specchio nello spazio, che riflette la luce del Sole. Questo può essere spiegato assumendo che della polvere orbiti allo stesso modo dei pianeti, e quindi rifletta costantemente la luce solare proprio come fanno la Luna e i pianeti. Dall'intensità della Luce Zodiacale è possibile risalire al numero e alla quantità di particelle di polvere riflettente. Quello che si scopre è che la polvere che genera la Luce Zodiacale è formata da nientemeno che micrometeore!

 Col passare degli anni sono state effettuate stime più precise del numero di meteore che ci bersagliano quotidianamente, e ancora una volta i risultati sono sorprendenti. Ogni giorno circa 3000 tonnellate di stelle cadenti entrano nell'atmosfera, ma più dell'80% di esse non è abbastanza luminoso per essere osservabile ad occhio nudo.


Conclusioni

 Se anche voi avete l'abitudine di esprimere un desiderio dopo aver avvistato una stella cadente non dimenticate che avete a disposizione svariati miliardi di desideri al giorno! Le meteore non sono poi così poche, ma rimangono dannatamente difficili da osservare a causa del Sole, della Luna e dell'inquinamento luminoso. Spero che l'articolo vi sia piaciuto!
Grazie per aver letto fin qui,

Giulio




Immagini tratte da:
http://cilentochannel.com/2014/08/08/astronomia-stelle-cadenti-come-e-quando-vederle/
en.wikipedia.org
http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/Comet_73P.html
modern-vinyl.com
https://en.wikipedia.org/wiki/Micrometeorite
https://en.wikipedia.org/wiki/Zodiacal_light

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