L'Universo e l'origine della vita

Le molecole organiche nella materia interstellare

Francesco Saverio Delli Santi

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Premessa
Il materiale "rozzo": gli elementi chimici
Le nubi interstellari
Le osservazioni
Le ipotesi generali
Il problema chimico
Il problema astrofisico
Le reazioni gassose nelle nubi oscure
Conclusioni
Appendice
Letture e internet

Le nubi interstellari

L'osservazione ottica col telescopio mette in evidenza il fatto che non tutta la materia dell'Universo è condensata in stelle o pianeti. Si osservano nei bracci a spirale delle galassie (Fig. 2), compresa la nostra Galassia, grandi nubi di materia interstellare, nelle quali l'analisi spettroscopica mette in evidenza l'esistenza di polveri i cui grani sono delle dimensioni di qualche micron e gas con densità bassissime, dell'ordine di un atomo per centimetro cubo. Per confronto si pensi al fatto che l'aria, al livello del mare, ne contiene in un centimetro cubo circa 50 miliardi di miliardi.

bracci galassie
Figura 2. La galassia a spirale NGC 2997, simile alla nostra Galassia.

Alcune di queste nubi sono oscure e possono vedersi per il fatto che intercettano, su vaste aree di cielo, la luce delle stelle retrostanti. Si parla in questi casi di nebulose oscure. Esempi di nebulose oscure si trovano un po' dovunque lungo la Via Lattea, nella Croce del Sud (Fig.3), in Ofiuco, nel Sagittario, in Orione (Fig.4), nel Cigno. La stessa Via Lattea si spezza in due tronconi a sud dell'Aquila, per l'interposizione di dense nubi oscure, particolarmente spesse nel Sagittario (Fig.5).


Stelle 90%
Nubi 10%
di cui il 99% di gas e l'1% di polveri

Tabella 2. Dati sulla materia relativi ad una galassia, rispetto alla massa totale

croce del sud
Figura 3. Gruppi di nubi oscure sono visibili nella nebulosa ad emissione IC 2948 in prossimità della Croce del Sud. Si tratta dei cosiddetti "Sacchi di carbone", possibili sedi di formazione stellare. Il più grande di essi contiene abbastanza materia per dar vita a svariate stelle con massa pari a quella solare.

orione
Figura 4. Questa curiosa nube oscura nella costellazione di Orione, detta Testa di cavallo a motivo della sua forma, è una delle più note immagini astronomiche. La forma a testa di cavallo è un'estensione di una grande nube di polveri, nella parte bassa dell'immagine.

sagittario
Figura 5. Immagine grandangolare della Via Lattea, centrata verso il centro della nostra Galassia, totalmente oscurato da polveri, come appare dall'emisfero sud. Sono visibili anche alcune nebulose ad emissione.

Non sempre però questi agglomerati di polveri e gas sono oscuri. Avviene spesso che all'interno o nelle loro vicinanze vengano a trovarsi delle stelle. Le particelle solide, i granuli contenuti in queste nubi ne diffondono la luce. La nebulosa presenta allora un colore azzurrasto, più intenso in vicinanza delle stelle di cui essa riflette la luce. Tali nubi vengono dette nebulose a riflessione. Oppure i gas della nube, eccitati dall'energia della radiazione elettromagnetica emessa dalle stelle, irradiano luce propria. Si parla allora di nebulose a emissione o nebulose lucide (Fig.6).

nebulosa lucida
Figura 6. La Nebulosa di Orione è famosa per molte ragioni. È la nebulosa lucida più vicina a noi (1500 a.l.), nonché in uno stadio molto attivo di formazione stellare. I gas della nebulosa emettono in quanto eccitati da piccoli ammassi di stelle nella parte più brillante della nebulosa stessa.

supernova
Figura 7. La Crab nebula, una delle più intense radiosorgenti, è costituita da gas in espansione dopo l'evento supernova osservato dagli astronomi cinesi nel 1054. Al centro della nebulosa vi è una pulsar, associata ad una stella di neutroni in rapida rotazione, nocciolo residuo della supernova.

Materia non condensata in stelle sono anche i residui di supernova, gas stellari espulsi nella fase di esplosione di una supernova (Fig.7) e le nebulose planetarie, stelle circondate da un alone di gas dovuto alla perdita di massa cui vanno incontro successivamente alla fase di gigante rossa (Fig.8).

nebulosa planetaria
Figura 8. La nebulosa planetaria Helix è una delle più vicine nebulose planetarie, distante da noi solo 400 a.l.. Il suo diametro è di circa mezzo grado, lo stesso del Sole, avendo un diametro lineare di circa 150 unità astronomiche (150 volte la distanza Terra — Sole).

nubi diffuse

nubi oscure

COMPOSIZIONE

atomi

molecole

H2/H

0.05 102

102 - 105

DENSITÀ (particelle/cm3)

10 103

103 - 107

TEMPERATURA
(oK )

50 300

7 - 50

CAMPO UV

importante

assente o quasi

IONE PRINCIPALE.

C+

S+, Mg+, ioni metallici

POLVERE

scarsa

1% in massa

PROFONDITÀ OTTICA

trasparente

opaca


Tabella 3. Caratteristiche delle nubi interstellari



Le osservazioni