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Lunedì, Agosto 19, 2019
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Come conosciamo la distanza delle stelle e delle galassie in astronomia



Le stelle,sono corpi celesti simili al Sole, ma posti a enormi distanzeda noi. È per questo motivo che sono così piccole e deboli rispetto al Sole.
Le stelle hanno distanze molto diverse tra loro. La misura di una distanza è una delle cose più difficili in astronomia. Sulla Terra possiamo utilizzare un righello, un'asta o una corda per misurare in modo diretto la distanza tra due oggetti, ma certo questo non si può fare con una stella o un pianeta....     

Ci sono però alcuni metodi indiretti per calcolare la distanza di una stella a partire da altri dati. Uno di questi prende il nome di metodo della parallasse.
La parallasse è lo spostamento apparente di un oggetto rispetto allo sfondo, quando viene osservato da due punti diversi. Ne abbiamo già parlato a proposito della distanza della Luna.

Adesso guarda questo disegno. Supponi di conoscere tutti i dati riguardanti il triangolo ABC: lunghezza dei lati, altezza CH e misura degli angoli p e q. Puoi allora utilizzare questo triangolo per misurare la grandezza FG. Infatti i due triangoli nella figura sono simili: hanno gli stessi angoli p e q.



Due triangoli simili hanno una caratteristica importante: il rapporto tra le lunghezze di due lati qualsiasi è lo stesso in un triangolo e nell'altro. Se conosciamo la misura della base del secondo triangolo, cioè DE, possiamo conoscere anche FG.
Infatti, per la proprietà dei triangoli simili, sarà



Questa proprietà viene usata dagli astronomi per misurare la distanza di una stella.
Se provi a guardare prima con un occhio e poi con l'altro degli oggetti posti a distanze diverse, ti accorgerai che la parallasse è sempre più piccola man mano che la distanza cresce.



Le stelle sono molto lontane, perciò misurandone la posizione da un occhio e dall'altro non vedremmo alcuna differenza. Nemmeno due persone poste ad un chilometro l'una dall'altra noterebbero niente.
Per poter vedere una piccola differenza nella posizione di una stella rispetto alle stelle vicine, bisogna osservarla da due punti molto distanti tra loro.
L'unico modo per misurare la parallasse stellare è osservare la stella da due estremi opposti dell'orbita della Terra !
Per fare questo bisogna compiere le osservazioni a distanza di sei mesi l'una dall'altra. La distanza tra questi due punti è circa 300 milioni di chilometri: appena sufficienti per misurare la distanza delle stelle più vicine a noi....
S1 ed S2 sono le due posizioni apparenti della stella S a distanza di sei mesi. L'angolo p che vedi nella figura qui sopra è la parallasse della stella.



Durante l'anno, la stella S sembra percorrere un'ellisse nel cielo. Essa viene chiamata ellisse di parallasse. In realtà è la Terra che descrive tale ellisse, orbitando intorno al Sole; per capire che cosa avviene, clicca sul bottone qui sotto. Nel corso dell'anno, una stella vicina sembra percorrere un ellisse nel cielo, rispetto alle stelle che stanno sullo sfondo. Esse sono così lontane che le vediamo sempre nella stessa posizione in cielo.



L'ellisse di parallasse

Gli astronomi usano spesso come unità di misura delle distanze il parsec. "Parsec" è l'abbreviazione di "parallasse secondo" ed è la distanza dalla quale si vede il raggio dell'orbita terrestre esattamente sotto un angolo di 1 secondo d'arco. 1 parsec equivale a 3,26 anni luce.

Il metodo della parallasse si può usare solo per stelle molto vicine, proprio perché oltre una certa distanza la parallasse diventa così piccola da non poter più essere misurata. Le parallassi delle stelle sono tutte inferiori ad 1 secondo d'arco.
Per esempio, la parallasse di Proxima Centauri, la stella più vicina al nostro Sole, è pari a 0,81 secondi d'arco.
Le stelle distanti 100 parsec hanno una parallasse di un centesimo di secondo d'arco. Gi angoli più piccoli di così non sono misurabili con gli strumenti a disposizione degli astronomi. Le distanze di stelle più lontane di 100 parsec vanno misurate con altri metodi. Più avanti vedremo come.

Allo stadio attuale della tecnologia, non è realistico pensare di poter raggiungere una stella, anche se vicina, con una nave spaziale. I "viaggi stellari" o "extragalattici" della fantascienza sono una semplice invenzione, così come i viaggi alla velocità della luce: nessun corpo materiale può muoversi alla velocità della luce.
Alla tipica velocità di una navicella spaziale, ci vogliono diversi anni soltanto per raggiungere i confini del nostro Sistema Solare. Per raggiungere Proxima Centauri ne occorrerebbero 500 mila!

Le luminosità delle stelle:

Non solo le dimensioni di un astro cambiano con la distanza, ma anche la sua brillantezza apparente. Abbiamo visto infatti che la luminosità di una sorgente decresce con la distanza r come 1/r2.


Secondo te la luminosità apparente di una tipica stella è più simile a

quella di una lampadina da 100 Watt posta ad un metro di distanza
quella di una candela posta a dieci metri di distanza
quella di una lucciola posta a venti metri di distanza

La risposta più giusta è la terza, infatti la tipica luminosità apparente di una stella è tale da renderla appena visibile in cielo. Nelle città, le luci artificiali rendono ancora più difficile scorgerle, infatti se ne vedono molte meno che in campagna.



Adesso supponi, come prima, di spostare il Sole sempre più lontano. Alla distanza alla quale si trova veramente, la brillantezza apparente del Sole è pari a quella di una lampadina da 100 Watt posta a circa 7 cm e mezzo dai nostri occhi.
Se invece il Sole si trovasse alla distanza media di Giove, ci apparirebbe luminoso come una candela posta a circa 11 centimetri da noi. Alla distanza massima di Plutone, invece, come una candela ad 1 metro e 20 di distanza.
Infine, se potessimo allontanarlo fino alla distanza della stella più vicina, come ci apparirebbe? esattamente come una qualunque stella del cielo...

Dunque l'apparenza di una stella (dimensione, luminosità) dipende certamente dalle sue qualità intrinseche, ma anche dalla sua distanza da noi.

Per una migliore comprensione guarda il video



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