Saturno è un'icona. Non c'è nient'altro come questo nel Sistema Solare, ed è qualcosa che anche i bambini riconoscono. Ma c'è un oggetto distante che gli astronomi chiamano la nebulosa di Saturno, perché da lontano ricorda il pianeta, con la sua pronunciata forma ad anello.
La nebulosa di Saturno non ha alcuna relazione con il pianeta, se non in forma. Sono trascorsi circa cinquemila anni luce, quindi in un piccolo telescopio da cortile assomiglia al pianeta. Ma quando gli astronomi addestrano grandi telescopi su di esso, l'illusione cade a pezzi.
Gli scienziati dell'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Spagna facevano parte di un recente studio sulla nebulosa di Saturno. Il loro articolo, intitolato "Un'indagine spettroscopica di imaging della nebulosa planetaria NGC 7009 con MUSE", è stato pubblicato sulla rivista Astronomy and Astrophysics. È il primo studio dettagliato di una nebulosa planetaria galattica con lo spettrografo a campo integrale MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) sul Very Large Telescope dell'ESO (VLT). L'autore principale dello studio è Jeremy Walsh, ricercatore presso l'Osservatorio europeo meridionale (ESO), sede del VLT.
La nebulosa Saturno è una nebulosa planetaria, un nome sfortunato per questo tipo di oggetto. La nebulosa planetaria non ha nulla a che fare con i pianeti e tutto con le stelle. Una nebulosa planetaria è in realtà un residuo stellare: un cadavere luminoso e brillante lasciato dopo che una stella si è esaurita e muore. Ciò che rimane è una complessa struttura di nuvole di diversi gas di temperatura, illuminata da una nana bianca al centro.
Furono chiamati nebulose planetarie quando furono visti per la prima volta attraverso i telescopi, perché a distanza sembrano simili ai giganti gassosi del nostro Sistema Solare. Sfortunatamente, il nome è rimasto bloccato, confondendo gli astro-curiosi da allora.
La nebulosa di Saturno, o NGC 7009 come è noto, è una delle nebulose planetarie più complesse in circolazione e tale complessità la rende un oggetto di studio intrigante per astronomi e astrofisici. Perché non sarebbe? Basta guardarlo.
Questo nuovo studio è la prima volta che lo strumento MUSE sul VLT è stato utilizzato per studiare una nebulosa planetaria galattica. Gli astronomi coinvolti nello studio affermano che MUSE ha rivelato inaspettata complessità nella nebulosa di Saturno.
La nebulosa stessa è costituita da gas e polvere espulsi da una stella gigante rossa alla fine della sua vita, illuminati dal nano bianco rimasto al centro. Gli astronomi lo sanno perché possono vedere l'intero processo svolto in altre stelle nel cielo in diverse fasi della vita. Ma ciò che non sanno è il dettaglio nella storia della formazione di una nebulosa planetaria. E a loro non piace non saperlo.
Lo strumento MUSE sul VLT è ideale per lavorare in questo modo.
MUSE ha la potente capacità di percepire l'intensità della luce in funzione del suo colore, o lunghezza d'onda, in ciascuno dei pixel delle sue immagini. In una singola immagine, MUSE può ottenere 900.000 spettri di minuscole macchie di cielo. Può catturare immagini di oggetti come la nebulosa planetaria in tre dimensioni e gli astronomi hanno usato tutte queste informazioni per rivelare una complessità inaspettata nella nebulosa di Saturno. Ciò che hanno scoperto è stata una serie di strutture, associate a diversi atomi e ioni.
"Lo studio ha rivelato che queste strutture rappresentano differenze reali nelle proprietà all'interno della nebulosa, come la densità più alta e più bassa, così come le temperature più alte e più basse", spiega Jeremy Walsh, ricercatore presso l'Osservatorio europeo meridionale (ESO) e primo autore del studia. Walsh riporta che una delle implicazioni è che "studi storici - e più semplici - basati sull'aspetto morfologico delle nebulose planetarie sembrano segnalare importanti collegamenti con le condizioni sottostanti all'interno del gas".
Utilizzando la potenza dello strumento MUSE e del VLT, il team dietro lo studio ha rivelato dati che dimostrano che il gas all'interno di questa nebulosa non è affatto uniforme. La loro carta traccia le sottoformazioni di gas e polvere all'interno della nebulosa di quattro temperature e tre densità.
Ana Monreal Ibero, seconda autrice dell'articolo e ricercatrice dello IAC, ha osservato la presenza e la distribuzione di idrogeno ed elio nella nebulosa di Saturno. L'idrogeno e l'elio sono i due elementi più abbondanti nell'universo e le loro caratteristiche nella nebulosa sono cruciali per comprendere la formazione dell'oggetto e la morte del gigante rosso che lo ha creato.
Per quanto riguarda l'idrogeno, Ibero ha affermato: “La presenza di polvere all'interno di una nebulosa potrebbe anche essere dedotta dal cambiamento di colore tra le diverse linee di emissione dell'idrogeno, il cui colore previsto può essere determinato dalla teoria atomica. Il nostro team ha scoperto che la distribuzione della polvere nella nebulosa non è uniforme, ma mostra una goccia sul bordo del guscio di gas interno. Questo risultato suggerisce bruschi cambiamenti nell'espulsione della polvere durante gli ultimi sonagli di morte della stella di tipo solare o, in alternativa, della formazione e distruzione di polvere locale. "
Quando si tratta di elio, l'attuale teoria della nebulosa afferma che la sua distribuzione in una nebulosa planetaria dovrebbe essere uniforme. Per testare questo, gli autori hanno usato i dati MUSE per mappare l'elio nella nebulosa di Saturno. Hanno trovato variazioni che seguivano la morfologia della conchiglia della nebulosa. "Ciò implica che gli attuali metodi di determinazione dell'elio devono essere migliorati o che l'assunzione che l'abbondanza sia uniforme dovrebbe essere respinta". dice Monreal Ibero.
La nebulosa planetaria è oggetti affascinanti. I loro veli, luminosi e spettrali di gas e polvere sono irresistibili alla vista. Questa è la prima volta che il MUSE è stato utilizzato per studiare una nebulosa planetaria, e sebbene la bellezza dell'oggetto sia un po 'ipnotizzante, è la scienza di base che incuriosisce gli astronomi e gli astrofisici.
Gli autori dell'articolo ammettono che stanno presentando solo una quantità limitata di analisi sotto alcuni aspetti. Ma il loro lavoro dimostra che lo strumento MUSE è pieno di potenziale. Come si dice nella conclusione del loro articolo, "Le osservazioni dimostrano l'enorme potenziale di questo strumento per far avanzare studi spettroscopici ottici su nebulose a emissione estesa".
- Comunicato stampa IAC: "La nebulosa di Saturno rivela la sua complessità"
- Comunicato stampa ESO: "Le strane strutture della nebulosa di Saturno"
- Research Paper: Un rilevamento spettroscopico di imaging della nebulosa planetaria NGC 7009 con MUSE
- Voce di Wikipedia: Nebulosa di Saturno
- Pagina Web ESO: MUSE Explorer spettroscopico multi-unità
