M27 , Dumbbell nebula

• 11 settembre 2021

Tutti noi ci siamo chiesti, almeno una volta, quale sarà il destino che attende la nostra stella, il Sole. Senza bisogno di aspettare 5-6 miliardi di anni, possiamo trovare la risposta puntando il telescopio nella costellazione estiva della Volpetta, precisamente su M27, la Nebulosa Manubrio o Dumbbell Nebula.

Osservata per la prima volta da Charles Messier nel 1764, venne aggiunta al suo catalogo di oggetti non stellari con il numero 27, senza che tuttavia egli avesse una precisa idea di cosa fosse. Quando poi altri oggetti simili vennero scoperti, come ad esempio la famosa M57 nella costellazione della Lira (vedasi nostro precedente articolo), l’astronomo tedesco William Herschel li designò con il termine ‘nebulosa planetaria’, nome dovuto al fatto che all’oculare del telescopio gli sembrarono dei sistemi planetari in fase di formazione, di forma più o meno circolare. Per quanto oggi sappiamo che si tratta di una terminologia impropria e fuorviante, non è mai stata modificata e si riferisce tuttora a questa classe di nebulose, nonostante nulla abbiano a che fare con i pianeti di un sistema stellare! Difatti, come anticipato, si tratta in realtà del processo evolutivo finale di una stella simile al nostro Sole.

Una stella, durante la fase principale della sua vita, si trova in una situazione di equilibrio, in cui la tendenza a contrarsi, dovuta alla forza di gravità, viene bilanciata dalla tendenza a espandersi, dovuta alla produzione di energia al centro della stella, in cui nuclei di idrogeno si fondono in nuclei di elio. Quando però la riserva di idrogeno si esaurisce, l’effetto della gravità prevale e la stella inizia a contrarsi; questo porterà a un aumento di temperatura del nucleo e quindi all’innesco di nuove reazioni molto più energetiche: i nuclei di elio fondono e si trasformano in nuclei di elementi più pesanti. Nel caso di stelle massicce fino a 8 volte il nostro Sole, l’energia così prodotta determina l’espansione degli strati più esterni, raffreddandone la superficie e trasformando la stella in una gigante rossa. In seguito, gli strati esterni vengono espulsi sotto forma di una nube di gas incandescente: la nostra nebulosa planetaria, mentre il nucleo si raffredda e collassa lentamente, diventando una piccola ma molto densa nana bianca. In M27, la massa della nana bianca al centro della nebulosa è stata stimata a poco più della metà di quella solare, pur avendo un raggio 0,055 volte inferiore!

Per realizzare questa fotografia ci siamo serviti di due particolari filtri, chiamati Hα e OIII, in grado di catturare le specifiche emissioni di, rispettivamente, idrogeno e ossigeno ionizzati. La nostra camera CCD è, difatti, monocromatica, e per ottenere immagini a colori dobbiamo fare uso di appositi filtri da interporre, uno alla volta, tra la camera e il telescopio, per poi sovrapporre le immagini così ottenute con un programma di grafica. Una delle tecniche più diffuse è la tricromia RGB (dall’inglese red, green e blue), che meglio riproduce il funzionamento del nostro occhio e che prevede l’utilizzo di tre filtri: rosso, verde e blu. Combinando opportunamente le informazioni sulla distribuzione di questi tre colori, detti primari, possiamo difatti ottenere la nostra immagine finale in modo sostanzialmente analogo a quanto farebbe il nostro cervello ricevendo segnali dalle cellule fotoricettrici presenti nella nostra retina.

Nel caso delle nebulose, essendo la loro composizione principale data da un numero limitato di gas, possiamo scegliere di utilizzare filtri selettivi detti a banda stretta, che escludono gran parte dello spettro elettromagnetico e raccolgono solamente specifiche emissioni: 656nm per l’Hα e 500nm per l’OIII. Combinando le informazioni così raccolte in modo tradizionale, quello che otterremo sarà un’immagine in falsi colori, ma di grande utilità per evidenziare contrasti e intensità delle diverse componenti gassose che formano la nebulosa, nonché esteticamente apprezzabile! Nel nostro caso, abbiamo associato all’emissione dell’idrogeno il canale rosso, mentre all’ossigeno ionizzato abbiamo conferito il canale blu.

La Dumbbell dista circa 1360 anni luce dalla Terra, è di magnitudine apparente 7,4 e ha un diametro apparente di circa 8 arcominuti, dunque apprezzabile anche con modesti strumenti.