Cos'è una costellazione? [II]

Eccoci al secondo appuntamento con le costellazioni...

Nel post precedente "Cos'è una costellazione? [I]" abbiamo visto come vengono definite le costellazioni. Però oltre alle costellazioni spesso sentiamo parlare anche di Grande Carro o del triangolo estivo che non sono costellazioni... allora cosa sono?

Sono detti asterismi e sono anch'essi un'insieme di stelle che formano delle figure in cielo, ma a differenza delle costellazioni non sono ufficialmente considerate tali, ovvero non servono a definire delle porzioni di cielo . Gli asterismi possono essere formati da stelle di più costellazioni (per esempio, il Triangolo Estivo che è formato dalle stelle più brillanti della Lira, del Cigno e dell'Aquila) o da un sottoinsieme di stelle di una costellazione (per esempio, il Piccolo ed il Grande Carro, che appartengono rispettivamente all'Orsa Minore e Maggiore).

Bene... avrete quindi chiaro che asterismi e costellazioni sono solo figure bidimensionali, piatte come i disegni, che si trovano sulla volta celeste. Questo accade perché quando vediamo il cielo con i nostri occhi è come se vedessimo tutti gli oggetti celesti proiettati su una sfera (detta Sfera Celeste) posta molto molto lontano da noi, all'infinito.

La profondità del cielo
Vi starete chiedendo: "Cosa c'entra questo con le costellazioni?"
Questa precisazione è importante perché vuol dire che quando guardiamo il cielo non percepiamo la sua profondità. Insomma, non riusciamo a capire quanto sono distanti gli oggetti da noi.

Nella nostra vita quotidiana siamo abituati diversamente: per esempio capiamo se una cosa è lontana o vicina in base alla sua altezza apparente! Questo però non lo possiamo fare con le stelle, perché ci appaiono come punti!

Bè, direte: "C'è la luminosità che ci può aiutare a capire la distanza delle stelle!"
In teoria conoscendo la luminosità di una stella se ne potrebbe ricavare la distanza... vero! Però i nostri occhi (così come gli strumenti che usano gli astronomi per studiare la luce delle stelle) non "misuriamo" la luminosità intrinseca ma il flusso della stella che, come abbiamo visto nel post sulla magnitudine, dipende sia dalla luminosità che dalla distanza.

Eccoci al punto chiave: la relazione tra flusso apparente (quello che misuriamo con l'occhio) e distanza della stella. Questo vuole dire che, guardando il cielo, potremmo (il condizionale è d'obbligo) vedere una stella brillare più di un'altra per il fatto che si trova molto più vicino a noi e non perché sia intrinsecamente più luminosa.

Ecco un esempio pratico!
Prendiamo due lampadine: una da 25W ed una da 100W. Come prima prova mettiamo entrambe le lampadine a 10 metri da noi. Vedremo che la lampadina da 100W è più brillante di quella da 25W. Fino a qui la cosa è molto semplice. Giusto?
Ora mettiamo la lampadina da 100W al doppio della distanza: a 20 metri da noi. Come la vedremo? Ebbene, le due lampadine ci appariranno brillanti allo stesso modo. Questo accade per la legge che lega il flusso alla luminosità che dice che il flusso (ovvero quanto vediamo brillante la lampadina) diminuisce col quadrato della distanza. Quindi... raddoppiando la distanza della lampadina da 100W la vedremo 4 volte più debole e quindi brillerà come quella da 25W.

Volete un esempio astronomico? Eccolo...
Come ben sapere la stella più brillante in cielo (dopo il Sole :) è Sirio. E' una stella che da noi si vede d'inverno e che si trova nella costellazione del Cane Maggiore, nei pressi di Orione. Sirio ha una magnitudine apparente¹ di -1.43. Tutte le altre stelle ci appaiono meno brillanti. Vega (che si trova nella costellazione della Lira ed è ben visibile in estate) per esempio ha una magnitudine apparente¹ uguale a 0 (zero). Se confrontiamo quanto queste stelle sono luminose rispetto al Sole vediamo che Sirio è appena 22 volte il Sole mentre Vega arriva ad essere 47 volte luminosa il Sole. Come può accadere ciò? Per quanto abbiamo detto appena sopra... vediamo quanto distano. Sirio è distante da noi circa 8.3 anni luce mentre Vega dista 25.3 anni luce (che è circa tre volte la distanza Terra-Sirio). Quindi, Sirio ci appare circa 1.5 magnitudini più brillante di Vega solo perché quest'ultima è tre volte più distante.

A questo punto abbiamo compreso (almeno lo spero! :) che non è possibile avere il senso dello profondità guardando il cielo. Però lo si può fare a posteriori misurando la distanza e/o la luminosità intrinseca delle stelle con tecniche e procedure adeguate. Come si determina la distanza o la luminosità delle stelle non è banale e lo vedremo in post successivi.

La posizione delle stelle nello spazio
Facciamo un passo avanti cercando di capire come si distribuiscono le stelle nello spazio circostante al Sole. Per fare ciò abbiamo bisogno di conoscere tre quantità.

1. Una è la distanza della stella da noi che ci fornisce la profondità.
   
2. Poi serve introdurre un sistema di coordinate sulla Sfera Celeste ovvero dobbiamo dividerla un pò come fanno i geografi per la Terra, con i paralleli e i meridiani.

In astronomia esistono diversi sistemi di coordinate (di cui parleremo in post futuri) ma a noi, per ora, non interessa definirli e spiegarli. Ci serve solo sapere che questi sistemi di coordinate forniscono due numerini che permettono di identificare la posizione di un oggetto sulla sfera celeste.

Determinate queste tre quantità (distanza e i due numeri dati dalle coordinate celesti) possiamo costruire una rappresentazione tridimensionale dello spazio circostante al Sole (vedi figura sopra).

Un viaggio tra le stelle
Ora, immaginiamo di poter navigare in questo spazio. Se ci spostiamo nei pressi di un'altra stella vedremo le stesse costellazioni che vediamo dalla Terra? La risposta è no. Perché a seconda di dove ci mettiamo, le posizioni relative delle stelle, rispetto alla sfera celeste centrata sull'astronave, cambieranno. Inoltre, vedremo le stesse stelle con una brillantezza diversa: alcune saranno più lontane che dalla Terra e quindi ci appariranno più deboli; altre saranno più vicine ed appariranno più brillanti. In sostanza, sulla nostra astronave, o se vi piace di più su un pianeta di un'altra stella, vedremo un cielo diverso e non riusciremmo più a riconoscere le nostre costellazioni. Comunque, niente paura, ne potremmo inventare di diverse!

Poi c'è la questione che le stelle non sono fisse ma si muovono le une rispetto alle altre. Questo vuol dire che le stelle in cielo si spostano rispetto al Sole modificando nel tempo la forma delle costellazioni.

Siamo arrivati alla fine. Abbiamo visto che in realtà le costellazioni sono solo convenzioni. Non hanno nulla di fisico. Comunque, il fascino dietro le loro storie mitologiche rimane così come l'utilità (anche se ormai superata da strumenti più moderni) per orientarsi in cielo.

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Note

• ¹ La magnitudine apparente si riferisce alla banda V del sistema di Johnson.
  

Fonti e Approfondimenti

• Myths, legends and histories of the constellations [en]: cenni di storia delle costellazioni
  

Ringraziamenti

• La prima immagine nel post, ritraente la struttura tridimensionale delle stelle nella costellazione di Orione, è stata presa dal sito cosmographia.
• La seconda immagine del post, che riproduce la posizione delle stelle vicine al Sole, è stata presa da Wikipedia: qui.
  

(ultima modifica il 16-08-2008)