Cosa osserviamo in astronomia: Classificazione oggetti celesti

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O.R.S.A. Corso Astronomia di Base 11-10-11 – Gerlando Lo Savio

Dal vicino al lontanoDal vicino al lontano

Corso di Astronomia di Corso di Astronomia di BaseBase

1° incontro1° incontro

cosa osserviamo cosa osserviamo in astronomiain astronomia

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Cos'è l'ORSACos'è l'ORSA

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Programma del Corso di Astronomia di BaseProgramma del Corso di Astronomia di Base

Martedì 11 Ottobre - Martedì 11 Ottobre - 1° Incontro:1° Incontro: "Dal vicino al lontano, cosa si osserva in Cielo""Dal vicino al lontano, cosa si osserva in Cielo"..Martedì 18 Ottobre - Martedì 18 Ottobre - ConferenzaConferenza "Starlight: diritto alla luce delle stelle""Starlight: diritto alla luce delle stelle" presso l'Istituto Cervantespresso l'Istituto Cervantesdel prof. Cipriano Marin, Instituto Astrofisico de Canarias.del prof. Cipriano Marin, Instituto Astrofisico de Canarias.Martedì 25 Ottobre - Martedì 25 Ottobre - 2° Incontro:2° Incontro: "Come si osserva il Cielo"."Come si osserva il Cielo". Sabato 29 Ottobre - Sabato 29 Ottobre - 1° Serata pratica sul campo,1° Serata pratica sul campo, a Cefalà Diana. a Cefalà Diana. Martedì 8 Novembre - Martedì 8 Novembre - 3° Incontro:3° Incontro: "Come funzionano le Stelle". "Come funzionano le Stelle". Martedì 15 Novembre - Martedì 15 Novembre - 4° Incontro: 4° Incontro: "Galassie e cosmologia". "Galassie e cosmologia". Martedì 22 Novembre - Martedì 22 Novembre - 5° Incontro:5° Incontro: "Dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo""Dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo" in diretta dal in diretta dal CERN di Ginevra - CERN di Ginevra - Spazio aperto a domande e approfondimenti.Spazio aperto a domande e approfondimenti.Venerdì 25 Novembre - Venerdì 25 Novembre - 2° Serata pratica sul campo, 2° Serata pratica sul campo, presso il ns. Osservatorio di Ventimiglia di Siciliapresso il ns. Osservatorio di Ventimiglia di Sicilia

Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo 1° incontro Corso di Astronomia di Base 11-10-11

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Di cosa parliamo stasera

● Cosa osserviamo– Sistema Solare– Ammassi Stellari– Nebulose– Galassie

● Come lo vediamo– Distanze– Dimensioni– Luminositàda Uranographia di Johann Elert Bode, Berlino 1801


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Le Parole sono importanti

● Distanza● Diametro reale● Diametro angolare● Luminosità● Magnitudine (apparente, assoluta)● Magnitudine superficiale


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Distanza: Quanto è “lontano”?

● Pianeti, stelle, galassie: talmente distanti che sono praticamente all'infinito(distanza iperfocale)

● Dobbiamo usare metodi “inusuali” per misurare queste distanze

● Per i fini osservativi sono come “incollati” sulla Sfera Celeste

Al di là di una certa distanza, i nostri occhi non sono più in grado di distinguere cosa sia più lontano, né di quanto sia più lontano.

Chi è più lontano? Gli alberi, la Luna o le Pleiadi? Di quanto?

http://it.wikipedia.org/wiki/Distanza_iperfocale


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Diametro: Quanto è “grande”?


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Mettendo insiemedistanza e dimensioni


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Dimensioni angolari● Immagina un triangolo che ha un

vertice nel tuo occhio e gli altri due nelle stelle

● L'angolo associato al vertice nel tuo occhio è la distanza angolare tra le due stelle

● È l'angolo la cosa che conta nelle osservazioni

● In astronomia gli angoli si misurano in

– Gradi sessagesimali ( ° )

– Minuti ( ' )

– Secondi d'arco ( “ )● es. 10° 30' 15”


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Misurare angoli in cielo● Una spanna estesa alla distanza

di un braccio sottende un angolo di ~20°

● Questo è vero per tutti, grandi e piccoli: le proporzioni del corpo sono le stesse

● Come funziona: “Un oggetto di 1 cm, posto a una distanza di 60 cm dall'occhio sottende un arco di ~1°”

● Possiamo usare il righello per fare “misure” in cielo

da “Due Passi tra le Stelle” di M. D. Heilfetz e W. Tirion


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Magnitudine: Quanto è “luminoso”?

● La luminosità di un oggetto astronomico si indica inmagnitudini

● Come una classifica: una stella di mag 1 è ~2,5 volte più luminosa di una stella di mag 2 che è ~2,5 volte più luminosa di una di mag 3, e così via

● Un salto di N mag corrisponde a un fattore 2,5N

● Le stelle più luminose hanno mag 0 o anche mag negative

● Limite visuale: ~6● Megrez: 3,3● Polaris: 2● Spica: 1● Vega: 0● Sirio: -1,4● Venere: -4● Luna: -12,7● Sole: mag -26,8


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Visione notturna● Nel nostro occhio ci sono 2 tipi di sensori:

– Coni: ● Piccoli (più dettagli), di tre specie sensibili al rosso, al verde e al blu

(percezione dei colori)● Meno sensibili alla luce e di più al centro della retina.

– Bastoncelli: ● Più grandi (meno dettagli), di un'unica specie (no colori)● Più sensibili alla luce e di più nelle zone periferiche della retina.

● L'iride fa da diaframma da f/1 a f/64 (da 1 a 7-8 mm)

● Adattamento all'oscurità (~30 m):

– L'iride si apre

– I pigmenti fotosensibili si ri-formano interamente


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Visione notturna● Perdita dell'adattamento: 1/20 s (bastoncelli), 5 s (iride)● Per non perdere l'adattamento al buio bisogna far uso di luce

poco luminosa color rosso profondo (620 nm)● Fattori che influenzano l'adattamento all'oscurità nel medio-lungo

termine:– Esposizione a intense fonti luminose durante il giorno o i giorni precedenti

– Carenza di vitamina A

– Alcool e fumo

– Stanchezza e stati di tensione/ansia

– Età


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Cosa osserviamo

● Dai più vicini ai più lontani (o quasi)


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Sistema Solare


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Distanze 1/4

● Le distanze nel Sistema Solare si misurano in● Unità astronomiche (UA)

●

● 1 UA = distanza Terra-Sole = 149 x 106 km

●

●

● Le distanze sono state determinate per mezzo della Legge di Gravitazione Universale prima e per mezzo di radar e laser più recentemente


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Meteore e meteoriti


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Satelliti artificiali eSonde spaziali

● ISS, Space Shuttle, Iridium, ...

● Mag da -8 (Iridium) a 4,5 (HST) e meno

● Attraversano il cielo come puntini, scompaiono e ricompaiono dalla parte opposta oppure compaiono improvvisamente e poi scompaiono

● Un'apparizione tipica: ~10 m

● Dipende dalle dimensioni e dalla geometria con il Sole

Starts Max Alt. EndsDate Mag. Time Alt. Az. Time Alt. Az. Time Alt. Az.

4 Nov 1,1 05:23:59 10 SSE 05:25:26 13 SE 05:26:53 10 E5 Nov -1,3 05:45:16 10 SSW 05:48:00 46 SE 05:50:50 10 ENE6 Nov 0,9 04:35:18 12 SE 04:36:03 13 SE 04:37:26 10 E6 Nov -2 06:08:05 10 WSW 06:10:52 44 NW 06:13:39 10 NE7 Nov -1,3 04:58:25 43 SSE 04:58:42 44 SE 05:01:25 10 ENE8 Nov -2 05:21:13 44 NW 05:21:25 46 NW 05:24:14 10 NE

Passaggi su Palermo della ISS dal 30/10/07 al 09/11/07


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Luna

Diametro: 3476 km(<1/3 della Terra)

Distanza: 363104 km(~1 “secondo-luce”)

Diametro app: ~30'Magnitudine: -12,7


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Sole

Diametro:1,4 x 106 km

(>100 della Terra)

Distanza:149 x 106 km = 1 UA

(~8 “minuti-luce”)

Diametro app: ~30'Magnitudine: -26,8


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Pianeti● Interni

– Mercurio– Venere– Marte

● Esterni

– Giove– Saturno– Urano– Nettuno

● Pianeti nani

● Come riconoscerli

– Si trovano vicino all'eclittica

– “Scintillano” poco (perché non puntiformi)


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Configurazioni dei pianeti


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Pianeti interni

● Si muovono rapidamente●

● Le condizioni più favorevoli sono le massime elongazioni Est e Ovest

●

● Mostrano le fasi, come la Luna● ma non possiamo osservarli quando sono “pieni”


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Mercurio e Venere● Si osservano o all'alba o al

tramonto

● Mostrano le fasi

● Nessun dettaglio superficiale

● Solo Venere: Difetto di faseMercurioDiametro: 4880 km

(<1/2 della Terra)Distanza: min. 0,6 UA, max 1,4 UA

(~3-5 “minuti-luce”)Diametro app.: ~30'Magnitudine: -26,8

VenereDiametro: 12103 km

(~ della Terra)Distanza: min. 0,3 UA max 1,7 UA

(~2 - 14 “minuti-luce”)Diametro app.: ~23” - 13”Magnitudine: fino a -4,4


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Pianeti esterni

● Si muovono lentamente●

● Le condizioni più favorevoli sono le opposizioni●

●

● Non mostrano fasi, tranne Marte● (che può mostrarci un piccolo “spicchio” in ombra)


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Marte

Diametro: 6780 km(~ della Terra)

Distanza: 0,5-2,5 UA(~4-21 “minuti-luce”)

Diametro app: ~ 18-4''Mag. max: -2,9

Freq. Opposizioni: ~ 2 y 51 d


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Giove

Diametro: 139 822 km(~ 22 Terra)

Distanza: 4-6 UA(~35-52 “minuti-luce”)

Diametro app: ~ 46-31''Mag. max: -3


●Satelliti maggiori di dimensioni e magnitudini confrontabili con Mercurio:● Io● Europa● Ganimede● Callisto


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SaturnoDiametro: 116 460 km

(~ 18 Terra)

Distanza: 9-11 UA(~1 “ore-luce”)

Diametro app: ~ 15-19''Mag. max: -0,3


Diam. Anelli: 270 000 KmDiam. App anelli: ~ 44-35''


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Urano e NettunoUranoDiametro: 50724 km

(~ 8 Terra)

Distanza: 18 - 20 UA(~3 “ore-luce”)

Diametro app: ~ 4-3''Mag. max: 5,5

Freq. Opposizioni: ~ 1 y 4d

NettunoDiametro: 49250 km

(~ 8 Terra)

Distanza: 29-31 UA(~4 “ore-luce”)

Diametro app: ~ 2''Mag. max: 8

Freq. Opposizioni: ~ 1 y 2d


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I Pianeti nani

● Cerere● Plutone – Caronte● Eris

Pianeta nano: un corpo celeste di tipo planetario orbitante attorno ad una stella e caratterizzato da una massa sufficiente a conferirgli una forma sferoidale, ma che non è stato in grado di "ripulire" la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili.

Nome Semiasse maggiore Diametromedio

Diam. apparente Fascia asteroidale Mag.

max Scoperta

1 Cerere 4 1 3 x 10 6 km 2,8 UA 97 5x 9 0 9 km 0,3-0 ,7 ' ' Fasc ia principale 7 1 8 0 1

1 3 4 3 4 0 Plutone 5 9 0 6 x 10 6 km39,5UA

5 h30m

( 2 3 0 6 ± 20 ) km <0 ,1 ' ' Fasc ia d i Kuiper Plutino 13,5 1 9 3 0

1 3 6 1 9 9 Eris 1 0 1 2 3 x 1 0 6

km67,7UA

9 h30m

( 2 4 0 0 ± 10 0 )km

<0 ,05 ' ' Disco di f fuso 18,8 2 0 0 5


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Asteroidi e Comete● Piccoli corpi di forma per lo

più irregolare

● Asteroidi

– Carbonacei (75%), silicei (17%), metallici

– Per lo più tra Marte e Giove

– Puntiformi *

● Comete

– Ghiaccio e polveri

– Sistema solare esterno (orbite molto ellittiche)

– Visibili perché “accese” dal vento solare

* se ne può dedurre la forma dalla curva di luce


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Stelle

La materia più abbondante nell'Universo: sono “ovunque”

Dimensioni varie:come il Sole, 10 volte più piccole

(o meno) o anche 500 volte più grandi

Sequenza principale, Giganti, Supergiganti, Nane bianche

Varie temperature (cioè colori):~2400 – 30 000

Varie magnitudini: max -1,4 (Sirio)


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Distanze astronomiche 2/4● Le distanze fuori dal Sistema Solare si misurano in

● parsec (pc) e ● a volte in anni luce (a.l.)

●

●

● 1 pc = dist. di un astro di parallasse 1'' ● = 2,06 x 105 UA = 3,08 x 1013 km

●

● 1 a.l. = dist. percorsa dalla luce in un anno ● = 63 241 UA = 9,46 x 1013 km

●

● 1 pc = 3,26 a.l.●

● Le distanze sono determinate per via trigonometrica e con altri mezzi ● (luminosità di stelle note, parallassi dinamiche, ...)


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Le stelle sono puntiformi

● Non importa a che ingrandimento osserviamo, né che telescopio usiamo

● Ottime per test ottici● Uniche differenze:

– Magnitudine (può variare nel tempo)

– Colore (spettro)


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Stelle doppie e coloriSistemi “legati” o solo prospettici


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Oggetti del Cielo Profondo


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Magnitudinedegli oggetti estesi

● Magnitudine “integrata” Vs. Magnitudine superficiale

● Mag. Integrata (si trova nelle tabelle):

– Mag. di una stella che fuori fuoco copre la stessa superficie angolare

● Mag. Superficiale:

– Mag. per unità di superficie angolare● Quella che determina la visibilità è la

magnitudine superficiale!!!● La mag. superficiale non dipende dalla

distanza: se andassimo più vicino alla Nebulosa di Orione non sarebbe più brillante in cielo, ma solo più estesa!!!


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Ammassi aperti

● Gruppi di stelle (solitamente giovani) che si sono formate insieme (a volte si vede anche parte della nebulosa originale) e dello stesso colore

● Di solito da alcune decine a centinaia di componenti● Nella la Via Lattea● Forme irregolari● Si stanno “disperdendo”


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Ammassi globulari

● Gruppi molto compatti di stelle piccole e vecchie● Di solito 105 stelle● Nell'alone della Galassia (~200 globulari)● Forma sferica● Sono sistemi molto antichi (13-16 x 109 y) e stabili (R < 100 pc)


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Distanze astronomiche 3/4

● Esiste una relazione tra mag. assoluta e periodo di alcune classi di stelle variabili (cefeidi, RR Lyr, ..)

●

● Misurando la mag apparente di alcune stelle nei globulari e in altre galassie ne misuriamo la distanza

●

● Le dimensioni lineari dei globulari sono più o meno le stesse●

● misurando le dimensioni apparenti dei globulari facciamo misure di distanza●

● tecniche usate per ammassi globulari e galassie


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NebuloseNebulose

Nebulose a emissioneNebulose a emissioneNebulose a riflessioneNebulose a riflessione

Nebulose oscureNebulose oscureNebulose planetarieNebulose planetarieResti di SupernovaResti di Supernova

miglior periodo: estate-invernomiglior periodo: estate-inverno


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Nebulose a emissione● Gas H e He scaldato ed

eccitato dalla radiazione UV di stelle calde

● Color rosso(h alpha)

● Stelle giovani● Luminose● Grandi dimensioni

angolari


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Nebulose a riflessione

Riflettono semplicemente la luce delle stelle vicine

Il loro colore dipende da quello delle stelle che le illuminano

sono deboli


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Nebulose oscure

Dense nubi di polveri opache nel visibileSi possono osservare solo sotto cieli scuri e con grandi diametri o fotograficamente


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Nebulose planetarie

● Gusci espulsi da stelle giganti in evoluzione● Simmetria cilindrica (“a clessidra”)● Piccole dimensioni angolari● Colori rosso, verde, blu associati alla presenza di ossigeno, carbonio e altri elementi


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Resti di SN


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Galassie

● Sistemi stellari● si raccolgono in ammassi e super ammassi● distanze da 106 a.l. fino alle dimensioni dell'Universo● Dimensioni di 104 a.l.

miglior periodo: primavera


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Distanze astronomiche 4/4

● Redshift (Z)● si basa sulla recessione delle galassie

●

● Più sono lontane, più veloce si allontanano

●

● Ancora non abbiamo una “calibrazione” sicura

●

● fuori dalla portata degli astrofili “normali”!!! ;-)


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Fonti, riferimenti e strumenti usati

● Stelle e oggetti astronomici in generale– Ian Ridpath, WilTirion, “Guida delle Stelle”, Muzzio ed.– Steven Beyer, “Guida alle Stelle”, Hoepli ed.– Gabriele Vanin, “Astronomia Viva!”, Unione Astrofili Italiani– Karttunen et altri, “Fundamental Astronomy”, Springer

● Altri riferimenti, fotografie e illustrazioni– http://skytour.homestead.com/– http://www.perezmedia.net/beltofvenus/ – http://www.nineplanets.org – http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html – http://commons.wikimedia.org/

● Visione notturna– R. B. Thompson, B. Fritchman Thompson, “Astronomi per Passione”, Apogeo ed.– W. Ferreri, “Il Libro dei Telescopi”, Il Castello ed.– Rodolfo Calanca, “L'Occhio Umano e la Visione”, http://www.coelum.com/calanca/visione_umana.htm

● Altri riferimenti usati– Fredi De Maria, “I Sentieri della Notte”, http://www.otticademaria.it/astro/ – Molti articoli da Wikipedia in Italiano e in Inglese: www.wikipedia.org

● Software– Elaborazione immagini: Gimp (http://www.gimp.org/) e Inkscape per gli schemi (http://inkscape.org/)– Realizzato con Openoffice.org (http://it.openoffice.org/) in KDE (http://kde.org/) sotto Mandriva Linux (http://mandriva.com/)

http://skytour.homestead.com/

http://www.perezmedia.net/beltofvenus/

http://www.nineplanets.org/

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html

http://commons.wikimedia.org/

http://www.coelum.com/calanca/visione_umana.htm

http://www.otticademaria.it/astro/

http://www.wikipedia.org/

http://www.gimp.org/

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