Osservare il cielo/Gli oggetti del profondo cielo

Un oggetto del profondo cielo è un corpo celeste o un'associazione stellare che non sia né una singola stella, né un pianeta o altri oggetti tipici dei sistemi planetari; come conseguenza, spesso si sente parlare, riferendosi a questi oggetti, di oggetti non stellari. In base alla loro struttura e morfologia, sono distinguibili diverse classi di oggetti del profondo cielo.

Osservare il cielo

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Riconoscere stelle e costellazioni

Oltre le stelle

Gli strumenti di osservazione

Appendici

Questi oggetti sono al centro delle osservazioni condotte dagli astrofili, sia per la loro bellezza, sia per la loro grande variabilità di strutture presenti.

Gli oggetti del profondo cielo più luminosi possono essere suddivisi in tre gruppi principali:

gli ammassi stellari sono gli oggetti più appariscenti: sono degli insiemi di un numero variabile di stelle, si dividono a loro volta in ammassi aperti e globulari;
le nebulose sono degli insiemi di gas ionizzati da stelle vicine o che riflettono la luce di altre stelle. Si dividono in nebulose planetarie e nebulose diffuse;
le galassie sono dei grandi insiemi di stelle e sistemi stellari, polveri, ammassi e nebulose. La galassia che ospita il nostro sistema solare si chiama Via Lattea.

Oltre a questi esistono altri oggetti più rari o meno appariscenti, spesso al di fuori del raggio di osservazione di un astrofilo, come la gran parte dei quasar, che si ritiene essere delle galassie lontane in formazione. Altri oggetti ben noti in campo astronomico sono gli oggetti di Herbig-Haro, ossia dei getti di gas espulsi da una giovane stella nella fase iniziale della sua vita.

Gli ammassi stellari

Ammassi aperti

L'ammasso delle Pleiadi del Sud, un ammasso aperto fra i più luminosi, osservabile dai cieli australi della Terra.

Gli ammassi aperti sono dei gruppi di stelle nati dalla stessa nube molecolare gigante, e ancora unite dalla reciproca attrazione gravitazionale. Sono chiamati anche ammassi galattici, poiché, nelle galassie spirali (come la nostra Via Lattea) si trovano solo sul disco galattico, ossia lontano dal rigonfiamento centrale.

La loro facile reperibilità e il contrasto di colori che talvolta si osserva tra le loro componenti, fa sì che gli ammassi aperti siano tra gli oggetti preferiti dagli astrofili di tutto il mondo. Molti di questi sono fra l'altro anche visibili ad occhio nudo, e in alcuni casi è anche possibile risolverne le componenti.

Osservare gli ammassi aperti

Gli ammassi aperti si osservano in massima parte in quelle aree di cielo dove corre la scia luminosa della Via Lattea, in particolare in quei tratti in cui questa non appare oscurata da polvere interstellare; diverse centinaia di ammassi sono osservabili direttamente, ad occhio nudo o con l'ausilio di strumenti, mentre una parte può essere osservata soltanto tramite telescopi ad infrarosso, a causa della forte estinzione della polvere interstellare.

Sulla volta celeste, gli ammassi aperti osservabili e risolvibili in stelle ad occhio nudo sono relativamente pochi: quello più noto e più luminoso è l'ammasso delle Pleiadi, che è visibile anche dalle aree urbane, ed appare come un agglomerato di stelle azzurre, molto vicine fra loro; nell'emisfero boreale domina le notti autunnali e invernali. Un secondo ammasso che appare già risolto ad occhio nudo è quello che forma la costellazione della Chioma di Berenice, noto anche con la sigla Mel 111. Dall'emisfero australe si possono risolvere ad occhio nudo altri ammassi brillanti, anche se meno noti: è il caso delle Pleiadi del Sud o di IC 2391. Altri ammassi, come quello del Presepe, appaiono come delle macchie chiare e nebulose, apparentemente prive di stelle, mentre se osservati con un binocolo rivelano la loro natura stellare.

Un semplice binocolo consente di moltiplicare il numero degli ammassi aperti osservabili, oltre che di risolvere quelli già visibili ad occhio nudo; un telescopio amatoriale può offrire degli scorci eccezionali degli ammassi più concentrati, come M 37 nell'Auriga o NGC 3532 nella Carena.

Curiosamente, gli ammassi più luminosi non si osservano in direzione del centro galattico come potrebbe sembrare logico, ma nella direzione opposta, ed in particolare fra le costellazioni dell'Auriga, del Toro, Orione, Poppa, Vele e Carena; ciò è dovuto soprattutto alla presenza in quest'area di cielo del Braccio di Orione, ossia quello alla cui periferia interna si trova il nostro Sistema Solare, pertanto gli ammassi in quest'area di cielo sono di gran lunga più vicini di quelli del braccio più interno del nostro, quello del Sagittario, visibile fra il Centauro e l'omonima costellazione. Le località ideali per l'osservazione degli ammassi aperti più brillanti ricadono nell'emisfero australe, in particolare nella fascia tropicale, in modo da poter osservare la gran parte della volta celeste, poiché la gran parte degli ammassi aperti si trova nel ramo australe della Via Lattea.

Ammassi globulari

M80, un ammasso globulare nella costellazione dello Scorpione.

Gli ammassi globulari, a differenza degli ammassi aperti, sono dei gruppi di stelle di forma sferoidale molto concentrati, che orbitano attorno alle galassie. Il volume di stelle all'interno di un ammasso globulare è elevatissino, al punto che in un anno luce cubico si possono trovare diversi astri; per comprendere la differenza con la nostra area della Via Lattea, basti sapere che la stella a noi più vicina dista oltre 3 anni luce. Rispetto agli ammassi aperti, inoltre, gli ammassi globulari tendono ad avere un'età molto più avanzata.

La maggior parte degli ammassi globulari della Via Lattea si osservano nell'emisfero australe, poiché è in questa direzione che cade il centro galattico; nonostante ciò, la gran parte di questi è ben osservabile anche dalle latitudini mediterranee.

Osservare gli ammassi globulari

Gli ammassi globulari sono distribuiti lungo il piano galattico, concentrandosi, con pochissime eccezioni, solo in prossimità del centro galattico, in particolare in quell'area di cielo compresa tra le costellazioni di Ofiuco, Scorpione e Sagittario; degli oltre 150 ammassi globulari riconosciuti come appartenenti alla Via Lattea, ben 79 sono visibili entro i confini di queste tre costellazioni. All'osservazione amatoriale si distinguono dagli ammassi aperti sia per la morfologia, essendo questi ultimi molto meno densi, sia per il colore delle componenti, essendo gli ammassi aperti composti nella gran parte dei casi da stelle giovani e blu.

Gli unici ammassi globulari visibili ad occhio nudo sono Omega Centauri e 47 Tucanae, dall'emisfero australe, e l'Ammasso Globulare di Ercole, da quello boreale; si presentano come delle macchie chiare o, nel caso di Omega Centauri, come delle vere e proprie stelle, al punto che il Bayer gli assegnò una lettera greca, come in uso a quel tempo per le stelle.

Un buon binocolo consente di scorgere numerosi altri ammassi globulari, ma la loro natura stellare non viene svelata, mostrandosi ancora come delle macchie chiare, simili a stelle leggermente sfocate ai bordi; per risolvere almeno le stelle principali occorrono strumenti come telescopi amatoriali non inferiori ai 120-150 mm di apertura, a causa della debolezza delle componenti stellari, che spesso sono di decima e undicesima magnitudine.

Il periodo più adatto per l'osservazione di questi oggetti cade nei mesi che nell'emisfero boreale equivalgono alla stagione estiva, in particolare il mese di luglio; le località ideali per la loro osservazione tuttavia ricadono nell'emisfero australe, e in particolare nella sua fascia tropicale, per varie ragioni: innanzitutto, la maggior parte degli ammassi globulari si trovano a sud dell'equatore celeste, poiché lo stesso centro galattico si trova ad una declinazione di -29°; in secondo luogo, perché ammassi globulari come 47 Tucanae si trovano a declinazioni molto meridionali, e possono essere ben osservati solo a partire dalle zone vicine all'equatore, mentre l'ammasso globulare più settentrionale, NGC 6229, può essere osservato anche da quasi tutta la fascia temperata dell'emisfero australe.

Le nebulose

Nebulose planetarie

La Nebulosa Anello (M 57), nella costellazione della Lira, è una delle nebulose planetarie più famose.

Le nebulose planetarie devono il loro nome al fatto che, nei primi telescopi, apparivano di forma circolare o di disco, ricordando l'idea di un pianeta. In realtà, si tratta di oggetti ben più grandi, nonché molto meno densi: sono infatti formati da gas interstellare, che una volta faceva parte di una stella. Questa stella, detta progenitrice, giunta allo stadio di gigante rossa, è collassata in un piccolo astro centrale, detta nana bianca, mentre gli strati esterni, espulsi dal corpo della gigante, hanno formato la nebulosa. Una stella può dar luogo ad una nebulosa planetaria dopo la sua "morte" se la sua massa non è superiore alle 8 masse solari.

L'aspetto ad anello è solo effetto della prospettiva, in quanto gli strati più densi della nebulosa non si trovano nelle regioni centrali, ma verso i suoi bordi; in realtà dunque la forma reale della nebulosa sarebbe più simile ad una sfera o a un doppio cilindro, con i vertici puntati sulla stella progenitrice. Il gas della nebulosa brilla per riflessione della luce ancora prodotta dalla nana bianca centrale.

Osservare le nebulose planetarie

Le nebulose planetarie sono degli oggetti molto deboli e sfuggenti; non possono essere individuati con piccoli strumenti come un binocolo, con la sola eccezione della Nebulosa Manubrio, una delle più vicine planetarie note. Altre nebulose molto celebri, come la Nebulosa Anello o la Nebulosa Elica, hanno una luminosità troppo bassa per poter essere osservate senza l'ausilio di un telescopio da almeno 100-120 mm di apertura.

Poiché una stella del tipo simile al Sole si può trovare ovunque nei bracci di spirale della galassia, le nebulose planetarie si osservano sia lungo la scia della Via Lattea che lontano da essa; naturalmente, lungo il piano galattico le nebulose sono più abbondanti, poiché la linea di vista attraversa intere regioni della Galassia, mentre in direzione perpendicolare ad essa (verso i cosiddetti poli galattici), essendo la densità di stelle minore, è anche minore la possibilità di osservare nebulose planetarie.

Nebulose diffuse

La Nebulosa di Orione, una delle nebulose diffuse più note e brillanti del cielo.

Le nebulose diffuse sono dei grandi insiemi di gas interstellare; esse sono composte principalmente da idrogeno ed altri elementi leggeri. Esistono diversi tipi di nebulose, a seconda delle loro caratteristiche: le nebulose ad emissione, sono composte da gas ionizzato dai fotoni di una stella calda vicina, che dunque emette luce propria (come la Nebulosa di Orione, qui a lato); le nebulose a riflessione sono invece nubi di polvere interstellare che riflettono la luce di stelle vicine, e che dunque non "emettono" luce propria.

Le nebulose ad emissione associate a giovani stelle calde (come la stessa Nebulosa di Orione), in cui può avvenire la formazione stellare, sono chiamate regioni H II; il precursore di una regione H II è una nube molecolare gigante, ossia una nube densa e molto fredda composta soprattutto da idrogeno molecolare. Può esistere in uno stato stabile per un lungo periodo di tempo, finché delle onde d'urto causate dall'esplosione di una supernova, dalla collisione fra nubi e dalle interazioni magnetiche fanno scattare dei fenomeni di collasso in diversi punti della nube. Quando ciò avviene, a seguito di un processo di collasso e frammentazione della nube originaria si formano le stelle. Dopo la loro formazione, le stelle più massicce diventano calde a sufficienza da essere in grado di ionizzare il gas circostante.

Una classe a sé è invece quella delle nebulose oscure, ossia nubi di polveri interstellari e idrogeno molecolare non illuminate, che oscurano le stelle retrostanti. Sono ben visibili sulla scia luminosa della Via Lattea come delle aree scure che ne interrompono la continuità. Un classico esempio di nebulosa oscura è la Fenditura del Cigno, ossia la lunga "spaccatura" oscura che è visibile lungo tutto il ramo estivo della Via Lattea boreale: si tratta di un vasto insieme di nebulose oscure che schermano la luce provenienti dalle stelle retrostanti, facendo sembrare la zona priva di stelle.

Osservare le nebulose diffuse

Le nebulose diffuse più brillanti del cielo sono le regioni H II, che appaiono luminose a causa della presenza di giovani stelle calde e blu, che ionizzano il gas facendogli emettere luce. Le nebulose più brillanti si osservano nell'emisfero australe, poiché è in questa direzione che si trova il braccio di spirale in cui giace il nostro sistema solare, il Braccio di Orione.

Nonostante ciò, il primato di nebulosa più brillante del cielo spetta ad una regione H II posta a ben 9000 anni luce da noi, in un altro braccio galattico: si tratta della Nebulosa della Carena, il più grande complesso nebuloso brillante finora noto all'interno della nostra Galassia; segue la ben nota Nebulosa di Orione, visibile da quasi tutte le aree della Terra. Altre nebulose notevoli sono la Nebulosa Laguna e la Nebulosa Trifida, tutte poste nell'emisfero australe, nella costellazione del Sagittario. L'unica regione H II brillante dell'emisfero boreale è la Nebulosa Rosetta, visibile nella costellazione dell'Unicorno.

Un binocolo o, meglio, un piccolo telescopio, consente di poter osservare senza difficoltà anche altre nebulose dello stesso tipo. Fra le nebulose diffuse a riflessione, l'unica osservabile con facilità anche con strumenti molto piccoli è M 78, nella costellazione di Orione.

Galassie

La Galassia di Andromeda, la galassia a spirale gigante più vicina alla nostra.

Una galassia è un grande insieme di stelle e gas, ammassi e associazioni stellari, legati assieme dalla reciproca forza di gravità. La nostra galassia, la Via Lattea, conta circa 150 miliardi di stelle, ed è circondata a sua volta da altre galassie più piccole, le Nubi di Magellano e le galassie nane satelliti.

Oltre la Via Lattea, ci sono nell'Universo miliardi di altre galassie, di svariate forme e dimensioni, ma tutte riconducibili a tre schemi principali: le galassie spirali, divise a loro volta in spirali semplici e spirali barrate, che hanno un nucleo intorno a cui si avvolgono i bracci; le galassie ellittiche, di forma sferoidale o ellissoidale, e le galassie irregolari, in prevalenza nane, che non appartengono a nessuna delle altre categorie.

La nostra Galassia, assieme alle sue galassie nane satelliti, la vicina Galassia di Andromeda con le sue satelliti, e la Galassia del Triangolo, formano un gruppetto conosciuto come Gruppo Locale.

Osservare le galassie

L'osservazione amatoriale delle galassie, rispetto ad altri oggetti del profondo cielo, è resa difficoltosa da due fattori principali: in primis la grandissima distanza che ci separa da esse, che fa in modo che solo le più vicine siano visibili con relativa facilità, quindi la loro luminosità superficiale, in genere molto debole. Inoltre, molte delle galassie più vicine a noi sono delle galassie nane di piccole dimensioni, spesso formate solo da alcuni milioni di stelle, visibili solo con un potente telescopio (e non è un caso che molte di queste siano state scoperte solo in tempi recenti).

Oltre alla Via Lattea stessa, ossia la galassia all'interno della quale si trova il nostro sistema solare, soltanto altre tre sono visibili ad occhio nudo: le Nubi di Magellano (Grande e Piccola Nube di Magellano) sono visibili solamente dall'emisfero australe del nostro pianeta e si presentano come delle macchie irregolari, che sembrano quasi dei frammenti staccati della Via Lattea, la cui scia luminosa corre a breve distanza; si tratta di due galassie molto vicine, orbitanti attorno alla nostra; tra le galassie giganti invece, l'unica visibile ad occhio nudo è la Galassia di Andromeda, osservabile principalmente dall'emisfero boreale terrestre. È la galassia gigante più vicina a noi e anche l'oggetto più lontano visibile ad occhio nudo, che si presenta ad occhio nudo come un alone chiaro allungato, privo di dettagli. La Galassia del Triangolo, una galassia spirale di medie dimensioni poco più lontana della Galassia di Andromeda, risulta già invisibile ad occhio nudo, rivelandosi solo attraverso un binocolo nelle notti più limpide. Tra le galassie prossime al nostro Gruppo Locale ve ne sono alcune degne di nota in direzione della costellazione dell'Orsa Maggiore (M 81 e M 82), ma già sono visibili solo con un telescopio amatoriale.

Cataloghi

Gli oggetti non stellari vengono descritti in diversi tipi di cataloghi. Generalmente, la sigla di catalogo è composta da una parte letterale, che designa l'appartenenza ad uno specifico catalogo, ed un numero di classificazione, in genere crescente in base all'ascensione retta.

Il principale catalogo in uso presso gli astrofili è il Catalogo di Messier: questo catalogo storico conta 110 oggetti, dagli ammassi alle nebulose, alle galassie. Generalmente, considera solo gli oggetti più luminosi visibili principalmente dall'emisfero boreale, dato che il suo redattore, Charles Messier, osservava il cielo dalla Francia. Gli oggetti catalogati dal Messier riportano, nella loro sigla di catalogo, la lettera M maiuscola.

Per riassumere e completare la catalogazione degli oggetti più luminosi, specialmente dell'emisfero australe, recentemente è stato compilato il Catalogo Caldwell (C), che conta ulteriori 109 oggetti celesti di varia natura.

Un catalogo molto esteso è il New General Catalogue (NGC), compilato verso la fine dell'Ottocento; conta oltre 7800 oggetti di varia natura, ai quali si aggiunsero, successivamente, i due Index Catalogue (IC), per un totale di altri 5000 oggetti.

Esistono anche dei cataloghi specifici, creati per catalogare determinate classi di oggetti.
- Uno dei cataloghi più completi per gli ammassi aperti è il Catalogo Collinder (Cr), che conta oltre 470 oggetti.
- Il Catalogo Melotte (Mel) è antecedente al Catalogo Collinder, ma alcuni ammassi molto estesi sono noti ancora con la sigla di questo catalogo.
- Il Catalogo Sharpless (Sh2-) classifica le regioni H II visibili dall'emisfero boreale e fino alla declinazione di 27°S.
- Per le regioni H II dell'emisfero australe esiste il Catalogo Rodgers-Campbell-Whiteoak (RCW).
- Le nebulose a riflessione sono catalogate dal Catalogo Cederblad (Ced) e in parte dal Catalogo di Gum (Gum).
- Per le nebulose planetarie esiste il Catalogo Perek-Kohoutek (PK).
- L'Uppsala General Catalogue (UGC) conta quasi 13000 galassie, visibili dall'emisfero boreale, a cui si aggiungono altre galassie catalogate dall'European Southern Observatory (ESO).

Altri cataloghi specifici si occupano di altri oggetti, tra cui i quasar e le nebulose.