Queste 5 grandezze misurabili sono strettamente legate tra loro da relazioni triangolari: quando ne conosci due, la terza la ricavi facilmente
Se ti intendi poco di astronomia, questo tipo di articolo potrebbe esserti utile: vorrei presentare, in distinti post brevi, 5 tra gli argomenti importanti per lo studio delle stelle, di cui avrai probabilmente sentito parlare:
– luce “propria”, luce riflessa
– scintillazione: stelle
– scintillazione: pianeti e Luna
– luminosità/magnitudo
– interdipendenza luminosità/distanza/temperatura/superficie
– riconosci l’inganno!
– spettro
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Parto da un dato intuitivo e semplice:
quando la sera vedi in cielo una stella brillare molto intensamente, essa può essere in effetti molto vicina; così come quando ne vedi un’altra molto molto pallida, può trovarsi molto molto lontana rispetto alla Terra.
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Ma spesso la realtà astronomica non è così come appare! Quindi fa attenzione, l’Universo è pieno di inganni, di tranelli, in cui puoi facilmente cadere se non sei preparato! L’apparenza spesso inganna! Serve tanto allenamento, tanto studio, tanta pratica e restare sempre aggiornati per non cascarci come polli.
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Per evitare quindi di cadere in questi tranelli, o almeno per ridurre la confusione, ti voglio accompagnare in questo brevissimo viaggio per fissare dei mattoncini importanti.
– Luminosità apparente
– Luminosità assoluta
– Distanza
– Temperatura
– Area della Superficie
La Scienza a volte ha dei colpi di genio!
Il Vuoto cosmico ha i anche i suoi vantaggi innegabili…
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Le caratteristiche del vuoto cosmico (in cui la luce viaggia costante all’infinito a 300.000 km/sec finché non incontra un ostacolo che la assorbe o la devìa) e l’aiuto dell’astrofisica ci offrono un gran bel vantaggio per lo studio delle stelle (sia chiaro non è un vantaggio gratis, ce lo siamo sudato con secoli di ricerche, sforzi, sacrifici ed illustre menti al lavoro):
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Sappiamo esattamente come la luce svanisce all’aumentare della distanza! Si ottiene con un semplice calcolo matematico!
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1) Legge del “quadrato inverso”
L’inverso del quadrato della luminosità della luce
A parità di luminosità, la magnitùdo apparente segue la regola del quadrato inverso.
L’energia che riceviamo sulla Terra è inversamente proporzionale al quadrato della distanza: detta così, se non eri bravo/a in matematica e geometria, non ti dice granché! Tuttavia se faccio un esempio pratico efficace, la tua mente improvvisamente si sveglia!
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A proposito, ti spiego subito cos’è il “quadrato”:
nella scritta 22
quel piccolo 2 rosso è esattamente il famoso “quadrato” di cui ti parlo, che significa in pratica moltiplicare il numero sotto per se stesso una volta, cioè 2×2: così vale anche per 32 (3×3), 42 (4×4), 72 (7×7), d’accordo?
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Relazione:
Luminosità – Distanza in aumento
Ora prendi A e B, due stelle con la stessa luminosità, e sposta B più lontano:
- se B è 2 volte più lontana di A, sarà anche 4 volte più debole:
- 22 è 2×2=4, ma inversamente proporzionale diventa 1/4
- se B è 3 volte più lontana di A, sarà anche 9 volte più debole:
- 32 è 3×3=9 ma inversamente proporzionale diventa 1/9
- se B è 7 volte più lontana di A, sarà anche 49 volte più debole:
- 72 è 7×7=49 ma inversamente proporzionale diventa 1/49
Ecco l’inverso del quadrato!
Hai capito? Non è difficile, dai!
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2) Interdipendenza delle grandezze misurabili
- luminosità apparente
- luminosità assoluta
- distanza
- temperatura
- dimensione
Dall’episodio precedente hai capito il discorso luminosità e magnitudine collegati alla distanza degli astri. È però importante che comprendi anche altre relazioni fondamentali:
una stella può essere luminosa perché:
– è CALDA (temperatura), oppure perché
– è GRANDE (area della superficie), oppure
– per entrambe le caratteristiche
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Relazione:
– Luminosità
– Temperatura
– Dimensione
(mantenendo fissa la variabile “area della superficie”)
la temperatura è aumentata alla quarta potenza
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La luminosità assoluta di una stella è proporzionale alla quarta potenza della temperatura: significa che la luminosità aumenta (o diminuisce) molto rapidamente (la quarta potenza) con aumenti (o diminuzioni) anche modesti della temperatura.
- se la temperatura è il doppio, la luminosità è 16 volte!
- se la temperatura è 1/3, la luminosità 1/81 !
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Ricordati anche che il colore delle stelle dipende proprio dalla temperatura superficiale. In altro episodio ti avevo raccontato della canzoncina usata per ricordarsi la classe spettrale delle stelle: “Oh Be A Fine Girl, Kiss Me!”, che tradotto perde la funzione di mnemotecnica ma almeno sai che significa “Sii dolce pupa, baciami!”.
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Normalmente in Sequenza Principale:
– più la stella è piccola più è fredda e quindi tende al rosso
– più la stella è grande più è calda e tende al bianco-azzurro passando attraverso il giallo (il Sole essendo Nana Gialla è classe G)
Qui sotto hai una dettagliata infografica dove trovi molti dati tra cui tipo spettrale, temperatura e luminosità. Puoi verificare la regola successiva secondo cui, a parità di temperatura, la dimensione provoca aumento di luminosità. Ma può succedere anche qualche stranezza che riguarda la luminosità: se questa tra due stelle è la stessa, dimensioni e temperatura diventano inversamente proporzionali, ti spiego tra poco.
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Relazione:
– Luminosità
– Temperatura
– Dimensione
(mantenendo fissa la variabile temperatura)
Se due stelle di diversa dimensione hanno la stessa temperatura superficiale, quella più grande sarà anche più luminosa!
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Relazioni Triangolari
Se conosci due lati qualsiasi, puoi derivare il terzo lato
Triangolo di SINISTRA
luminosità apparente – distanza – luminosità assoluta
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Se misuri la luminosità apparente e la distanza della stella con la parallasse trigonometrica, puoi ricavare la luminosità assoluta.
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Triangolo di DESTRA
luminosità assoluta – temperatura – dimensione (area della superficie)
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Se misuri la temperatura superficiale della stella, grazie allo spettro, e conosci la sua luminosità assoluta (appena ricavata), puoi ottenere l’area della superficie cioè la dimensioni dell’astro. Oppure, se tramite lo spettro misuri dimensioni e temperatura, puoi ricavare la luminosità assoluta (e tramite questa e quella apparente, ottenere la distanza della stella).
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Relazione:
– Luminosità
– Temperatura
– Dimensione
(mantenendo fissa la variabile luminosità)
Un oggetto piccolo e caldo può avere la stessa luminosità di un oggetto GRANDE e FREDDO.
Ecco le stranezze di cui ti accennavo: a parità di luminosità assoluta, un aumento delle dimensioni deve comportare una diminuzione della temperatura per compensare; così come una diminuzione delle dimensioni deve comportare un aumento della temperatura. Temperatura e Area della Superficie diventano in questo caso inversamente proporzionali.
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Grazie alla magnitudine e alla luminosità, grazie alla legge del quadrato inverso, e grazie alle informazioni che ricavi dallo spettro che ti mostro in un prossimo post, sei in grado di ricavare attraverso calcoli matematici, anche distanza, temperatura e dimensione delle stelle. Ti basta avere due delle tre variabili che ci sono in una relazione triangolare.
Cominci a capire come si possano ricavare svariati tipi di informazioni dalla “semplice” luce delle stelle, con la complicità del vuoto cosmico e di una certa dose di genio matematico-astronomico?
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Ci sentiamo al prossimo appuntamento, dove ti faccio un riassunto di come il cielo notturno ti può abilmente trarre in inganno. Infine vedremo anche il famoso “spettro” stellare. A presto!
Credit Astrofotografi:
- Filippo Galati Fotografia
- RA/Dec Astronomy, Giuseppe Donatiello
- Lorenzo Busilacchi
- Lorenzo Sestini
- Paolo Colona, Accademia delle Stelle
- Dario Giannobile
- Appunti di Astronomia, Nick Strobel
- Antonio Di Iacovo
- Vincenzo D’Itri
Gran parte delle informazioni sono state prese da Note astronomiche di Nick Strobel. Il suo sito è all’indirizzo www.astronomynotes.com
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