Astron. - Branca dell'astronomia che si occupa dello studio dei corpi celesti
attraverso le radiazioni che essi emettono nella banda radio, cioè con
lunghezze d'onda comprese tra 1 cm e 30 m. La
r. ebbe origine nel 1931
quando K.G. Jansky, un ingegnere dei laboratori della Bell Telephone, incaricato
di studiare i disturbi nelle trasmissioni radio intercontinentali,
individuò una forte sorgente radio in direzione del centro della nostra
galassia. Questa prima scoperta, seguita dalle ricerche di G. Reber (1937) e
dagli sviluppi tecnologici che si ebbero durante la seconda guerra mondiale,
permise la nascita della
r. come scienza. Nel 1951 H.I. Ewen e E.M.
Purcell osservarono per primi la riga dell'idrogeno neutro interstellare di
lunghezza d'onda pari a 21 cm e ciò permise di definire la struttura
spiraliforme della nostra galassia, fino ad allora nascosta dall'opacità
della polvere interstellare. Sulla scia di questo successo, a partire dal 1955
la
r. si dedicò alla ricerca delle righe di numerose altre
sostanze di cui si supponeva l'esistenza in forma molecolare nella polvere
interstellare. Nel 1966 A. Penzias e R. Wilson scoprirono la radiazione di fondo
cosmico (di lunghezza d'onda pari a 70 cm), di grande importanza per lo studio
dell'evoluzione dell'Universo. Grazie alle osservazioni compiute dai diversi
osservatori radioastronomici, negli ultimi decenni sono state individuate
più di 10.000 radiosorgenti, di cui alcune migliaia sono state
identificate grazie alle misurazioni del
red shift
(V. QUASAR).
Altre grandi scoperte sono state compiute grazie al radiotelescopio Hubble messo
in orbita intorno alla Terra nel 1990 (V. RADIOTELESCOPIO). ║
Spettri di
emissione: lo studio dei corpi celesti tramite la loro emissione nella banda
radio è facilitato dal fatto che le radioonde sono scarsamente assorbite
dalla materia interstellare (nubi di gas, polvere, ecc.) che assorbe, invece, la
radiazione emessa nella banda ottica. Le onde radio provenienti dallo spazio
possono dare origine a due tipi di spettri, continuo o a righe, a seconda della
causa di emissione delle onde. Gli
spettri di tipo continuo sono
l'effetto o di una radiazione termica, emessa da corpi in equilibrio
termodinamico, o di una radiazione detta di
free-free, causata da
particelle cariche (elettroni e ioni) che abbiano subito un'accelerazione
termica e si trovino in uno stato di agitazione che le porta a collidere
violentemente le une con le altre con conseguente emissione di radiazioni.
Esiste anche un terzo tipo di radiazione, detta di
sicrotrone, che
dà origine a uno spettro continuo; essa è provocata da un forte
campo magnetico che causa nelle particelle cariche un moto a velocità
fortemente elevate lungo traiettorie a spirale. Gli
spettri di tipo a
righe, invece, sono dovuti alla presenza di particolari sostanze nel mezzo
interstellare, le quali emettono energia (fotoni) a ben determinate e
caratteristiche frequenze. Ciò avviene in presenza di radiazioni
elettromagnetiche, quando la sostanza (spontaneamente o a causa di collisioni
tra atomi e molecole) emette o assorbe un quanto di radiazione elettromagnetica.
L'intensità delle righe nello spettro dipende essenzialmente dalla
quantità di atomi o molecole della sostanza e dalla loro capacità
di interagire con la radiazione elettromagnetica (
coefficiente di
Einstein). Grazie quindi a questo tipo di spettro è possibile
evidenziare la presenza di particolari elementi nel mezzo interstellare e
determinarne la quantità e le caratteristiche fisiche. Inoltre,
poiché l'effetto Doppler tende a spostare la frequenza di osservazione a
seconda della velocità relativa tra sorgente e osservatore e a seconda
che i due riferimenti siano in moto di reciproco avvicinamento o allontanamento,
dall'analisi delle righe osservate al radiotelescopio si possono ricavare altre
utili informazioni sulla distribuzione e sull'eventuale spostamento della
radiosorgente. ║
Radiosorgenti: le sorgenti che emettono onde radio
sono localizzate sia all'interno della nostra galassia che al di fuori dei suoi
confini. Tutti i pianeti del sistema solare (per emissione termica) e molte
stelle della Via Lattea (per emissione sia di sincrotrone sia di
free-free) sono radiosorgenti, ma anche il mezzo interstellare, grazie
soprattutto alla presenza di idrogeno neutro (HI), è oggetto di studio da
parte della
r. È proprio grazie all'analisi degli spettri emessi
dall'idrogeno neutro, e in particolare alla misurazione della temperatura di
brillanza (per brillanza si intende il flusso energetico integrale emesso
da un elemento della superficie) in funzione della velocità relativa
legata alla frequenza dalla formula dell'effetto Doppler, che è stato
possibile precisare la curva di rotazione della nostra galassia (risultato
confermato in seguito anche dallo studio delle righe spettrali dell'ossido di
carbonio, CO). Al di fuori della nostra galassia emettono onde radio sia le
galassie normali (con emissione combinata di tipo sincrotrone/
free-free),
sia le galassie attive (dette anche
radiogalassie). Queste ultime,
inclusi i quasar (V.), sono caratterizzate da
emissioni principalmente di sincrotrone con enormi luminosità radio,
sproporzionatamente superiori all'effettiva massa della sorgente. Ciò
può ragionevolmente avvenire solo supponendo che il nucleo di queste
radiogalassie sia costituito da un buco nero e che all'interno della galassia
l'enorme energia gravitazionale prodotta dal buco nero venga convertita in
energia radiante (V. anche RADIOGALASSIA). Grazie alle indagini
radioastronomiche è stato possibile avanzare ipotesi attendibili sulla
distribuzione delle radiosorgenti nell'Universo, sulla loro distanza da noi,
sulla loro età e sul loro spostamento causato dall'espansione
dell'Universo; in questo modo sono stati quindi raccolti dati fondamentali per
lo studio delle origini e dell'evoluzione dell'Universo.
"Radiogalassie, quasar, pulsar" di Letizia Buffoni