Cinquanta sfumature di idrogeno alfa

Sono diversi mesi che questo blog prende polvere, non solo per gli esami (che non mancano mai) ma soprattutto per una brutta tendenza del meteo a peggiorare sempre nel weekend, specialmente se di luna nuova. 

In ogni caso, torniamo su argomenti più pertinenti con le stelle. Vi siete mai chiesti di che colore sono davvero le nebulose, e soprattutto come fanno a brillare di tutti i bei colori che si vedono in foto? E' una domanda che mi fanno spesso, generalmente molto vicina temporalmente alla domanda sulle foto in bianco e nero dei pianeti. 

Un buon punto di partenza per capire un po' come funzionano i colori delle nebulose potrebbe essere questa foto fatta pochi giorni fa (la prima foto decente del 2018!) dall'Osservatorio di Campo Catino. Questa è una foto composita, che comprende i dati raccolti dalla mia reflex collegata al rifrattore da 25cm e le immagini in alta risoluzione del nucleo della nebulosa riprese al fuoco diretto del RC da 80cm con un'altra telecamera.

Da dove vengono tutti quei  colori sgargianti? Va detto innanzitutto che le nebulose non brillano "da sole": serve sempre qualcosa che sia in grado di fornirgli energia, che sia una stella giovane e calda, una vecchia nana bianca o un buco nero. Le nebulose infatti si dividono in due grandi "famiglie": le nebulose a riflessione e le nebulose ad emissione. 

Le nebulose a riflessione sono quelle più intuitive: il gas viene illuminato dalle stelle circostanti e riflette la luce verso di noi, permettendoci di osservarle. Un esempio di questo tipo di nebulosa è ad esempio la debole nube di gas che circonda le Pleiadi, che è di un bel colore azzurro proprio come le giovani stelle che la illuminano. 

La nebulosa intorno a Merope, nelle pleiadi, con il suo bel colore azzurro, ripresa da Campo Catino.

Le nebulose a emissione invece funzionano in maniera diversa: quando un atomo di idrogeno, elio o qualunque cosa componga quelle nubi di gas viene colpito da un fotone particolarmente energetico, assorbe la sua energia. In questo modo l'atomo va in uno stato cosiddetto "eccitato", che però è molto instabile. Per tornare nel suo stato stabile quindi riemette subito l'energia assorbita sotto forma di luce, con una lunghezza d'onda (in pratica il colore) che è caratteristica di ogni atomo. Le nebulose ad emissione quindi non riflettono semplicemente la luce, ma brillano assorbendo e riemettendo la luce che ricevono dalle stelle. 

Queste nebulose sono spesso accese da stelle giovani e calde che emettono molti raggi ultravioletti, che sono molto energetici. Un altro caso simile è quello delle nebulose planetarie, che sono invece illuminate dalle nane bianche che si trovano al loro interno. I colori che più vediamo nelle nebulose sono vari, e derivano dagli elementi più comuni che le compongono.

Il nucleo di Orione, ingrandimento della foto di prima. Le stelle luminose al centro sono quelle che "accendono" la nebulosa.

L'idrogeno emette principalmente su due frequenze: i cosiddetti H-Alpha e H-Beta. La prima frequenza si trova nel rosso, e dona quella bella tonalità rossa-rosata alle nebulose. L'H-Beta invece si trova tra il verde e l'azzurro. Anche l'ossigeno è relativamente abbondante ed emette luce principalmente nell'Ossigeno-III, di colore verde-azzurro. Un altro colore comune è quello emesso dallo Zolfo-II, che come l'idrogeno è rosso.

Questa foto è secondo me molto istruttiva: fotografando una nebulosa (in questo caso M57) con un particolare strumento in grado di dividere nei vari colori la luce che proviene dallo spazio, ovvero uno spettroscopio, si ottiene un'immagine multipla dell'oggetto, una per ogni suo "colore":

Le immagini più luminose corrispondono alle lunghezze nelle quali la nebulosa emette più luce, e come potete vedere ci sono proprio le bande di emissione che vi ho nominato poco sopra!

Siccome le nebulose emettono sempre sulle stesse frequenze, semplicemente perché sono composte più o meno dagli stessi elementi, esistono in commercio dei filtri che permettono di isolare la luce proveniente da questi oggetti, tagliando almeno in parte quella che arriva dai lampioni. Sono degli strumenti molto utili specialmente per chi fa foto dalla città!

Sperando di aver risposto alle domande che forse vi siete posti sull'argomento, vi lascio con un'ultima curiosità: il principio che fa brillare le nebulose nell'universo è lo stesso che fa accendere le nostre lampade al neon. E' incredibile come una cosa così lontana in realtà si trovi così vicino a noi, non trovate?