Il termine “oggetto del cielo profondo” (Deep-Sky Object, in inglese) vine usato in astronomia per indicare tutti gli oggetti osservabili nel cielo notturno che non siano né stelle né oggetti del nostro sistema solare quali pianeti, asteroidi e comete.
La prima classificazione di questi oggetti astronomici ebbe inizio con l’invenzione del telescopio e il primo catalogo fu pubblicato da Charles Messier nel 1774 il quale era riuscito ad identificare 103 oggetti da lui chiamati nebuale. Con il miglioramento degli strumenti di osservazione si arrivò presto a definire con maggiore precisione la natura degli oggetti in termini di ammassi, di galassie e di nubi interstellari.
Oggi abbiamo diversi cataloghi con cui identifichiamo le meraviglie osservabili nel cielo notturno:
Identificati con la sigla: M, abbiamo gli oggetti elencati nel catalogo di Messier, il quale elenca 110 oggetti del cielo profondo visibili dall'emisfero boreale, quello a cui ebbe accesso Charles Messier dalla Francia. Gli oggetti sono riportati nel catalogo con la lettera M seguita da un numero.
Identificati invece dalla sigla: NGC, abbiamo gli oltre 7.800 oggetti elencati dal New General Catalogue che è stato redatto alla fine dell'Ottocento.
Con la sigla: IC abbiamo i due Index Catalogue che classificano all'incirca altri 5.000 oggetti in aggiunta a quelli elencati dal NGC.
Infine con la sigla: C abbiamo il catalogo Caldwell che contiene altri 109 oggetti di varia natura osservabili unicamente dall'emisfero australe.
L'unità astronomica corrisponde a circa 150 milioni di chilometri. Questa costante di lunghezza, che deriva dal valore della distanza media tra il pianeta Terra e il Sole, viene impiegata in astronomia principalmente per misurare le distanze all'interno del sistema solare.
Anno Luce:
L'anno luce è la principale unità di misura che vine usata in astronomia per esprimere le distanze fra gli oggetti celesti posti al di fuori del sistema solare. E' la distanza che la luce percorre, nel vuoto, nell'intervallo temporale di un anno.
La velocità della luce è pari a 299.792,458 chilometri al secondo.
Un anno luce è pari a 9.460.730.472.578 chilometri.
Un parsec è pari a 3,26 anni luce.
Alcuni esempi di distanze nell'universo:
La luce impiega 1,28 secondi per coprire la distanza tra la Terra e la Luna;
La luce impiega 8,20 secondi per coprire la distanza tra il Sole e la Terra;
La luce impiega 5,4 ore per coprire la distanza tra la Terra e Plutone;
La luce impiega 4,23 anni luce per coprire la distanza tra la Terra e Proxima Centauri, la stella a noi più vicina;
La luce impiega 100.000 anni luce per percorrere il diametro della Via Lattea, la nostra galassia;
La luce impiega 2,5 milioni di anni luce per coprire la distanza tra la Terra e la galassia di Andromeda.
La luce impiega circa 12 milioni di anni luce per coprire la distanza tra la Terra e M81, la galassia di Bode.
Con si indica in astronomia il materiale rarefatto, costituito da gas e polvere, che si trova tra le stelle all'interno di una galassia. Il mezzo interstellare galattico è colmato da energia sotto forma di radiazione elettromagnetica.
Nebulose:
Una nebulosa, è una nube interstellare in cui si accumulano i gas e le polveri che vagavano liberi all'interno di una galassia. Normalmente circa il 70% della massa di queste nubi interstellari è composto da idrogeno, mentre per la restante parte sono costituite in prevalenza da elio e infine da tracce di elementi più pesanti come il calcio e come i composti inorganici quali; acqua, monossido di carbonio, acido solfidrico, ammoniaca e acido cianidrico.
Ci sono diverse tipologie di nebulose; le Nebulose Diffuse, le Nebulose Molecolarie le Nebulose Oscure.
Nebulose diffuse
La maggior parte delle nebulose viene catalogata come nebulosa diffusa e ciò è dovuto al fatto che sono molto estese e che non hanno dei confini ben definiti. Nella luce visibile queste nebulose possono essere a loro volta suddivise in:
Nebulosa a emissione; la luminosità della nebulosa è dovuta alla ionizzazione dei gas della nebulosa eccitati dai fotoni ad alta energia emessi da una vicina stella calda.
Nebulosa a riflessione; la luminosità della nebulosa è dovuta i gas e le polveri della nebulosa stessa che riflettono la luce emessa delle stelle vicine, non calde o vicine a sufficienza da causare la ionizzazione dei gas della nebulosa.
Nebulosa planetaria; sono nebulose che si formano dai gas espulsi dalle stelle di piccola massa quando si trasformano in nane bianche. Rispetto alle nebulose ad emissione le nebulose planetarie emettono una radiazione che ha uno spettro simile a quello proveniente dalle regioni di formazione stellare. Per conformazione queste nebulose sono più dense e più compatte delle nebulose a emissione.
Nebulosa protoplanetaria; queste nebulose emettono una forte radiazione infrarossa e costituiscono un tipo particolare di nebulosa a riflessione. Si tratta della penultima fase evolutiva ad alta luminosità nel ciclo vitale delle stelle di massa intermedia.
Resto di supernova; è un tipo speciale di nebulosa diffusa costituita dai gas che si espandono in seguito all'esplosione di una supernova, ossia l'esplosione che avviene in seguito al collasso della materia di una stella di grande massa giunta alla fine della sua vita.
Nebulose oscure e Nebulose molecolari
Le nebulose molecolari e le nebulose oscure sono tra gli oggetti più freddi dell’universo con temperature interne dell'ordine di circa 10° Kelvin quindi prossime allo zero assoluto, che corrisponde a -273° Celsius.
Sono grandi nubi interstellari che oltre a contenere gas come l'idrogeno (anche qui con una media del 70%) e l'elio, contengono anche una piccola frazione di polveri, all’incirca l’1%, responsabile dell'assorbimento della luce (specialmente nella parte blu dello spettro) e che quindi caratterizzano il loro aspetto.
Nebulose oscure
Sono quelle nebulose dove la quantità di polveri presenti al loro interno è così elevato da bloccare la radiazione luminosa visibile proveniente dalle regioni retrostanti. Queste nebulose appaiono quindi come delle nuvole nere che si possono osservare unicamente quando oscurano un’oggetto luminoso a loro retrostante come una stella, o una nebulosa a emissione o una nebulosa a riflessione. Quest'ultimo è il caso della famosa Nebulosa Testa di Cavallo, una nebulosa oscura che si sovrappone a IC 434, una nebulosa ad emissione molto luminosa.
Nubi molecolari
Alla luce delle attuali conoscenze, nell'Universo, gli unici luoghi in cui avviene la formazione di nuove stelle sono le nubi molecolari. Si ipotizza quindi che le nubi molecolari, in quanto luogo di nascita delle stelle, facciano parte del ciclo del mezzo interstellare (il materiale rarefatto costituito da gas e polvere che si trova tra le stelle all'interno di una galassia).
Secondo questo ciclo, dalle nubi di gas e di polveri si originano le stelle e al termine dell'esistenza di queste, il materiale espulso o restante, formi delle nuove nubi costituendo, in un nuovo ciclo, la materia prima per una nuova generazione di stelle.
Una stella è fondamentalmente una sfera di plasma costituita per la gran parte da idrogeno, dalla cui fusione ricava l'energia necessaria per contrastare l'altrimenti inevitabile collasso gravitazionale della grande massa di materia di cui è composta. Condizione necessaria dunque perché una stella possa formarsi è una fonte di idrogeno presente nel mezzo interstellare.
Il mezzo interstellare è inizialmente estremamente rarefatto, la sua densità è compresa tra 0,1 e 1,0 particella per cm3 e normalmente circa il 70% della sua massa è composta da idrogeno neutro monoatomico, mentre per la restante parte è composto principalmente da elio e poi da tracce di elementi più pesanti detti, in gergo astronomico, metalli. La dispersione di energia che avviene nel mezzo interstellare, che si traduce in un'emissione di radiazione nell'infrarosso, comporta un raffreddamento del mezzo interstellare che causa l'addensamento della materia in una nubi distinte. Man mano che il raffreddamento prosegue, una singola nube può diventare sempre più densa. Quando ciò avvine e la densità della nube raggiunge le 1.000 particelle per cm3, la nube diviene opaca alla radiazione ultravioletta galattica; tale condizione permette agli atomi di idrogeno di combinarsi in molecole biatomiche, tramite meccanismi che vedono coinvolte le polveri in qualità di catalizzatori. La nube diviene ora una nube molecolare che può contenere al suo interno anche complesse molecole organiche, come amminoacidi ed idrocarburi, che si formano in seguito a reazioni chimiche tra alcuni elementi (oltre all'idrogeno, il carbonio, l'ossigeno, l'azoto e lo zolfo), reazioni che si verificano grazie all'apporto energetico fornito dai processi di formazione stellare che avvengono all'interno delle nubi.
Nubi molecolari giganti
Le più grandi nebulose oscure, le cosiddette nubi molecolari giganti, hanno una massa di circa un milione di volte quella del Sole. Contengono molta della massa del mezzo interstellare, sono larghe circa 150 anni luce, hanno una densità media da 100 a 300 molecole per centimetro cubo. Spesso hanno forme molto irregolari, senza confini esterni definiti, e con molti filamenti. Le più grandi nebulose oscure sono visibili ad occhio nudo, appaiono come macchie scure sul più brillante sfondo della Via Lattea.
Piccole nubi molecolari o globuli di Bok
Piccoli aggregati isolati di gas molecolare e polveri molto simili ai nuclei delle nubi molecolari giganti prendono il nome di globuli di Bok, che si possono formare indipendentemente o in associazione al collasso di nubi molecolari più vaste. Oltre la metà dei globuli di Bok noti contengono al loro interno almeno un oggetto stellare giovane.
Un tipico globulo di Bok ha una massa di poche centinaia di masse solari ed un diametro di un anno luce circa. I globuli di Bok finiscono in genere per produrre stelle doppie o multiple.