La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni
Lo spazio interstellare nella nostra galassia (e naturalmente anche nelle altre galassie a spirale, quelle ellittiche sono più “pulite”) non è vuoto, ma occupato da gas e da polvere interstellare.
Come si può immaginare, la presenza di questa materia è causa di problemi per chi fa osservazioni astronomiche.
Il gas interstellare assorbe la radiazione X e quindi i raggi X da un oggetto lontano, dovendo attraversare molto gas, saranno in parte assorbiti.
La densità del gas è molto bassa, ma la strada da fare è lunga.
Allo stesso modo, la polvere interstellare disturba le osservazioni con i telescopi ottici da terra.
Inoltre questo gas e questa polvere non sono distribuiti in modo uniforme, ma sono presenti nubi di gas in cui la densità di gas e polvere è molto più alta.
Se la sorgente di radiazione che stiamo osservando è lontana, fra essa e noi ci saranno sicuramente diverse di queste nubi.
Però a volte queste nubi possono essere utili e interessanti da osservare con una sorgente X brillante.
Quando i raggi X raggiungono della polvere, stiamo parlando di grani di polvere della dimensione tipica di un decimo di micron (un decimillesimo di millimetro), la radiazione viene diffusa, ovvero la sua direzione viene cambiata.
È lo stesso processo che ci fa vedere un fascio di luce solare in un ambiente polveroso, ad esempio una cantina in cui entra la luce solo da una finestrella.
Quindi i raggi che arriverebbero al nostro telescopio vengono deviati e non verranno rivelati.
Però ci saranno dei raggi che non sono diretti al nostro telescopio, ma per via di questo processo ci arriveranno.
Il risultato è che la nostra sorgente sarà un po’ più debole e ci sarà intorno ad essa un alone di raggi X, molto più debole della sorgente centrale.
Nel caso della diffusione dei raggi X la radiazione che viene diffusa è tutta “in avanti” e l’angolo di deviazione è molto piccolo.
Adesso supponiamo che la sorgente brillante di raggi X, ad esempio una binaria distante contenente un buco nero, non sia sempre accesa, ma sia brillante solo per un breve periodo, per poi rimanere praticamente “spenta” a lungo.
In questo caso i raggi X sono una specie di impulso e quando attraversano una nube produrranno un alone a forma di anello intorno alla sorgente centrale.
Non soltanto abbiamo la possibilità di vedere questo anello, ma se la sorgente di raggi X varia in luminosità, ad esempio diventa più brillante, l’anello diventerà più brillante un po’ più tardi, dato che la radiazione che ci arriva dall’anello non è andata in linea retta, ma ha percorso una linea spezzata e quindi più lunga (a causa della diffusione). Ci mette quindi più tempo ad arrivare al nostro telescopio.
Inoltre con il passare del tempo l’anello si allarga. Se è seguito da un altro impulso di raggi X, si vedrà un altro anello.
Gli anelli ci possono fornire anche altre informazioni, come ad esempio la distanza della sorgente di raggi X.
Se gli anelli non sono uniformi significa che le nubi non sono uniformi, quindi si può ottenere una distribuzione precisa della polvere.
Osservando a diverse lunghezze d’onda si ottengono molte informazioni sia sulla nube che sulla polvere è associata.
Questo è stato fatto per gli anelli intorno alla sorgente Circinus X-1.
La disomogeneità degli anelli ha potuto identificare la nube responsabile con una nube di monossido di carbonio e osservando questa si è potuta misurare la distanza della nube e anche quella di Circinus X-1.
Le osservazioni di questi anelli producono immagini spettacolari, ma ci forniscono anche informazioni sulle nubi di polvere.
Dall’immagine degli anelli si può ricostruire una mappa della nube e dal ritardo delle variazioni di intensità si può aggiungere la terza dimensione, ottenendo una misura della nube in 3D.
Con delle misure abbastanza precise si può anche misurare la composizione della nube.
Nel 2015 la sorgente V404 Cyg (buco nero) ha emesso un buon numero di forti e brevi impulsi di raggi X, ideali per questo tipo di analisi.
Si sono misurati ben otto anelli e dato che la distanza della sorgente è conosciuta (7200 anni luce) si è potuto calcolare le distanze delle nubi.
Confrontando con altre osservazioni a altre lunghezze d’onda si è potuto misurare la composizione chimica dei granelli di polvere, che è risultata essere molto semplice: grafite e silicati.
In conclusione, in astronomia non si butta niente. Qualsiasi tipo di informazione sulla materia e la radiazione che ci proviene da oggetti celesti contiene informazioni importanti che possono essere estratte con un’analisi adeguata.
