The Colors of Sky

Orion Nebula. Exposure 15 s. Camera CANON EOS 400D, Telescope Konusky Motor 150. Credit: Giovanni La Mura.

By Giovanni La Mura – Department of Astronomy, University of Padova (Italy)

The first observational experiences of the night sky, with a small instrument, are always a source of surprise and wonder. The huge landscape, that we see in a starry night, indeed, conceals a number of fascinating details, which we can explore with the help of a small telescope. A few hours should be enough to realize that the Universe is characterized by many colorful views. Mountains and craters draw spectacular frames on the surface of the Moon. The atmosphere of Jupiter strikes with the amazing contrast among its stripes. Mars is unique in its red and desert soil. And Saturn may never be forgotten, for the spectacular effects of light and shadows which involve its rings. Stars, nebulae and galaxies are not an exception, in this sense, although more powerful instruments could be required to fully enjoy their beauty.
But the colors of sky have a fundamental scientific role, as well. Actually, the impression which we call “color” is a signature of the energy carried by light and, therefore, it is an indication of the physical properties in the light source. In the case of stars, the light color tells us the approximate temperature of the stellar surface, from which astronomers are able to understand many other details, concerning the activity of stars. Stars that emit blue or white radiation are very hot at their surface, a property which is characteristic of typically young objects. If, on the contrary, their light turns toward orange and red colors, it means that the stellar surface is much colder, which is commonly the signature of very old or quite small mass stars.
The situation that we observe in gaseous nebulae, on the other hand, is quite different. In normal conditions, indeed, the gas particles can only emit over a well selected range of pre-determined energies, corresponding to specific colors, and the environment temperature can only influence the strength of light emission. For this reason, the colors of a gaseous nebula are a more effective indicator of chemical composition rather than of temperature, because different chemical elements produce their own specific colors.
Another important actor in the most spectacular landscapes of the space is dust. This component generally has not such a high temperature to shine in optical light by itself and we can often infer its presence only by means of the shadows that dusty clouds cast on the surrounding space. However, when it happens that dust lies close to a bright source of light, it can still reflect some of its radiation into our line of sight and shine with approximately the same colors of the original source. Such effects of cosmic mirroring turned out to be fundamental for the interests of ground based astronomers, who could study the properties of many hidden objects in the reflected light, thus understanding their nature.
With these ingredients, we are able to understand the physical scenario illustrated in this picture of the Orion Nebula. The image shows a small group of young and very hot stars (notice the white and blue colors), which are getting rid of the gaseous envelope where they were born in a quite recent time. The color of gas is red, a characteristic feature of hydrogen rich materials, according to the expectation of modern astrophysics, which states that hydrogen is the fundamental fuel of new stars. On the upper left region, we may notice the presence of an obscuring structure of dust. This “cold” and dark component tells us that the original environment was probably an obscure cloud of dusty gas, which collapsed under its own weight, until the stars at the centre were formed. After the star formation event was over, the light of the new stars heated the surrounding gas, blowing away the dark cover.

Other properties of the Universe are summarized in the colors of its light. The motion and the distance of galaxies is related to the colors of their light, which appear to be shifted toward red or blue, according to whether they are receding or approaching our point of view. This is a general property of the light propagation across the Universe which does not involve only the familiar concepts of “red” and “blue”, but it rather affects the whole electro-magnetic spectrum of radiation, including those “colors” that we are not able to see, such as gamma and X rays, ultraviolet and infrared radiation, and radio waves, but that we nonetheless observe with our most advanced scientific instruments.

Web Astronomical Album by Giovanni La Mura is available at: http://picasaweb.google.com/dkkf16/Astrofotografia#5308665379291867282 .

Many thanks, Giovanni.  Sabrina

Il fascino della cosmologia

 

di Roberto Caimmi – Ricercatore presso il Dipartimento di Astronomia dell’Università degli Studi di Padova

La cosmologia descrive la struttura e l’evoluzione dell’universo, tentando di dare risposta alle stesse domande tacitate dalla cosmogonia tradizionale, che accomunava la nascita degli dei alla nascita dell’universo, partendo da una struttura caotica e indifferenziata.    Chi si interroga su chi siamo, quale sia il nostro ruolo nel mondo, come sia stato l’inizio, non puo’ sottrarsi al fascino della cosmologia, sotto questo aspetto certamente superiore al fascino di ogni altra scienza.   Infatti l’origine dell’universo e’ anche la nostra origine, da dove e’ venuto l’universo siamo venuti anche noi.   Il coinvolgimento emotivo che deriva dal porsi queste domande e’ eccezionale, nel senso che solitamente praticare scienza non suscita emozioni, lasciando da parte la termodinamica e in particolare il secondo principio, che non sarebbe possibile discutere in questa circostanza.
Anticamente si riteneva che nel cosmo vigesse un ordine perfetto, dove gli unici moti possibili fossero i moti circolari, in quanto tali ciclici e ripetitivi, e i cui costituenti fossero incorruttibili, a differenza di quanto avveniva nel mondo terrestre.    In effetti, etimologicamente il termine “cosmo” deriva dal greco “kosmos”, dal doppio significato di “ordine” e “ornamento”, ossia complesso di armonia ed eleganza.    Con il potenziamento degli strumenti e delle tecniche di osservazione, e’ apparso un quadro ben diverso, dove il caos si e’ sostituito all’ordine e i peggiori demoni, anziche’ esorcizzati nelle viscere della terra, hanno trovato stabile dimora nei cieli.   Stelle nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri di taglia stellare, sono mostri da cui e’ bene stare alla larga, per non incorrere in una rapida distruzione.    Altrettanto dicasi per i buchi neri di taglia piu’ grande, annidati al centro delle componenti sferoidali delle galassie, e per le galassie stesse, suscettibili di scontrarsi e quindi fondersi le une con le altre.    In questo scenario, l’evoluzione del Sole verso una configurazione di gigante rossa, e quindi di nana bianca, comportante la cancellazione di ogni forma di vita nel sistema solare, appare quasi come una dolce eutanasia anziche’ una morte violenta, tenendo conto che il Sole sara’ ancora in vita quando la Via Lattea si sara’ fusa con Andromeda.
Ma neppure la sostituzione dell’ordine col caos, e degli angeli coi demoni, riesce ad intaccare il fascino derivante dalla cosmologia, come pure le domande che ad essa indissolubilmente si legano, in relazione alla nostra origine, e al nostro destino.

Grazie Roberto.

Sabrina

Dal fumetto alla realtà

“Il fumetto ha accompagnato la mia infanzia” ci racconta Amedeo, un radioascoltatore affezionato di Tutti Dentro, che vive a Morgano, in provincia di Treviso. “Sono cresciuto con Topolino, Tarzan, Zagor, Tex, Capitan Miki e Alan Ford. Di Topolino ho conservato per tanti anni gli originali; poi, diventato più grande, li ho regalati a qualche mio cugino e parente. Di quel periodo ricordo che molte nozioni e parole sconosciute, apprendevo perché il fumetto me le rappresentava in modo chiaro e, soprattutto, divertente. Un esempio fra tutti: “Via col vento”. La storia di Rossella O’Hara e Rhett Butler fu per me prima di tutto un fumetto; qualche anno più tardi alla tv ne vidi anche la versione cinematografica: buona parte della trama la conoscevo già, perché i paperi più famosi al mondo si erano travestiti e mi avevano entusiasmato tanto con le loro avventure! Da quel momento incominciai a chiedermi: perché a scuola non insegnano con i fumetti? Per esempio, perchè non insegnano la storia che è mi è sempre stata ostica, la odio nelle sue date di guerre famose e nei nomi di spregiudicati capi di stato o sovrani? Sono ancora convinto che se si insegnassero ai ragazzi le vicende di Giulio Cesare o di Alessandro Magno, il medioevo o il Cinquecento, le grandi scoperte e la Rivoluzione Industriale e Francese, imparerebbero in fretta! Non solo: perché non spiegare loro la scienza e le formule della matematica e della fisica tramite i fumetti? Ci si divertirebbe imparando e si imparerebbe divertendosi! Perciò, trovo entusiasmante che un disegnatore come Fiami, peraltro straniero, raffiguri il nostro grande Galileo e la storia dell’astronomia a fumetti! Ci vorrebbe ancor più di queste belle iniziative!”

La mia legge di gravitazione universale

Il personaggio preferito di Amedeo era Super Pippo. Una mattina decise che avrebbe voluto fare anche lui l’eroe, lanciandosi dalla finestra di casa con un asciugamano annodato al collo, imitando in tutto e per tutto Pippo. Fortuna volle che il dislivello tra finestra e terreno non fosse poi così grande, e buttandosi giù non si ruppe l’osso del collo. Di certo, sperimentò sulla sua pelle che qualcosa, nella gravità, nell’aria, nell’asciugamano annodato al collo non andava: l’esperimento non era affatto riuscito. Non contento, qualche tempo dopo, dai fumetti questa volta di Tarzan, decise di appendersi ad un filo molto lungo (che, tra l’altro, terminava con una lampadina, immaginiamo il pericolo passato da questo bimbo particolarmente curioso) e di coprire una distanza di qualche metro passando da un’estremità all’altra di quella che lui considerava una corda. Aggrappatosi, fu un attimo a tirare giù tutto…

“I fumetti mi hanno sicuramente insegnato alcune storie classiche, ma nello stesso tempo c’erano aspetti che non riuscivo a ritrovare nella realtà, come volare su una fune, imitando Tarzan, o buttarmi da una finestra e planando in modo dolce, come riusciva sempre a fare Super Pippo”.
La gravità gli ha mostrato che essa può essere tanto importante, ma anche tanto pericolosa.
Questo a indicare il fatto che il fumetto viene preso sul serio dai bambini, tanto che i più coraggiosi cercano di ricreare, correndo seri rischi, la situazione vissuta dal loro eroe.

Ringrazio Amedeo per il suo prezioso contributo.

Sabrina

Cosa ci spinge a studiare l’Astronomia?

 

 

 

 

 

 

 

 

Di Giovanni La Mura
Dottorando presso il Dipartimento di Astronomia - Università degli Studi di Padova, che ha partecipato ad una puntata di Tutti Dentro.

Ecco una domanda che ci si pone spesso, particolarmente in una società alla quale piace identificare un immediato risvolto pratico per qualsiasi tipo di impegno. Al di là delle considerazioni tecniche che potrebbero soddisfare questa esigenza, solo citando ad esempio la notevole ricaduta a livello tecnologico e scientifico dei progressi fatti dalla ricerca in questo campo, personalmente mi piace ricordare anche che l’umanità è per sua natura attratta da ciò che appare bello e misterioso, e queste sono qualità che al Cosmo certamente non mancano. Se per scoprirle – e spiegarle – nell’Universo lontano dobbiamo utilizzare gli strumenti più sofisticati a disposizione, non è necessario arrivare a mettere un telescopio di due metri e mezzo nello spazio per rendersene conto subito, in quello che potremmo considerare “il nostro vicinato”.

Forse non ci soffermiamo spesso a pensarci, ma quando ci capita la fortuna di poter alzare lo sguardo al cielo in una limpida notte, lontano dalla Luna e dalle luci delle nostre città, già soltanto i nostri occhi spaziano su di un paesaggio estremamente variabile, che, a partire dai pianeti del nostro Sistema Solare, praticamente a due passi, si popola di miriadi di stelle appartenenti alla Via Lattea, per arrivare, se siamo attenti e fortunati, alla galassia di Andromeda, che, con i suoi soli 24 miliardi di miliardi di chilometri di distanza (all’incirca), è il più lontano oggetto in assoluto visibile all’occhio umano.
Se poi ci si avvale di un piccolo strumento di osservazione, possibilmente dotato di un solido appoggio, in modo da ovviare all’inconveniente degli inevitabili tremori che disturbano questa esperienza, si accede ad un mondo ricco di affascinanti dettagli nascosti alla vista. La sorpresa che ci coglie la prima volta che possiamo osservare il cielo con un piccolo telescopio è una emozione indimenticabile, probabilmente l’eco interminabile della sensazione sperimentata da grandi personaggi che, come Galileo, hanno pensato di puntare i loro nuovi strumenti verso il cielo, magari per semplice curiosità, arrivando invece a fare osservazioni che avrebbero riscritto la storia della Scienza. Inutile rigirare quel piccolo telescopio alla ricerca di un angolo vuoto… a meno che non ci si metta di mezzo una nuvola, si dovrà inevitabilmente concludere che ogni direzione nel cielo è una strada per le stelle, ora grandi ed ora piccole, che popolano la Galassia assieme al nostro Sole.

Oggi ho voluto allineare brevemente questi pensieri senza la pretesa di giustificare così l’Astronomia e la ricerca astrofisica professionale, ma semplicemente per ricordare che il cielo stellato è uno spettacolo che vale la pena di scoprire. E’ per questa ragione che vorrei concludere questo intervento con un elogio a quelle amministrazioni locali che hanno finalmente iniziato ad impegnarsi per ripristinare e proteggere la bellezza delle notti stellate. E così, per quest’anno, i fuochi di S. Lorenzo patrono abbiamo potuto nuovamente osservarli nello sciame meteorico delle sere di metà agosto.

Foto della galassia di Andromeda (M 31): il più lontano oggetto celeste visibile ai nostri occhi nelle notti limpide, e di una delle sue compagne, la galassia nana M 32.

Grazie Giovanni.

Sabrina