Una vista sul centro della Via Lattea: la Finestra di Baade

Una regione di cielo non schermata dalle polveri interstellari che permette di osservare le stelle e gli ammassi globulari nelle vicinaze del nucleo galattico della Via Lattea

Nei mesi centrali dell’estate, varie costellazioni situate nelle regioni meridionali del nostro cielo, contengono al loro interno vaste porzioni della Via Lattea: Scorpione, Sagittario, Ofiuco solo per citarne alcune. In particolare nel Sagittario il numero di stelle visibili appartenenti alla nostra galassia è immenso, ma anche fortemente limitato dall’elevato contenuto di polveri presenti. Questo fatto ostacola pesantemente la possibilità di vedere e studiare le stelle del nucleo galattico, stelle antiche ed in molti casi “morte”, ossia residui di stelle di sequenza principale trasformate in oggetti “esotici” come nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri.

Ma in questa regione centrale della galassia possono anche trovarsi stelle di masse inferiori a quella solare, che stanno ancora convertendo l’idrogeno in elio al loro interno, con vite molto più lunghe di quella della nostra stella, valutata in 10 miliardi di anni. Utilizzando il telescopio spaziale Hubble, a distanza di vari anni a partire dal 2004 e sino al 2013, su alcune regioni da cui possiamo osservare il centro della Via Lattea, un gruppo di ricerca guidato da Annalisa Calamida ha effettuato uno studio complesso ed estremamente interessante sulle distribuzioni delle masse stellari in questa regione, migliorando i risultati di ricerche precedenti. Senza entrare nei dettagli, questo lavoro ha permesso di definire due relazioni che descrivono il numero di stelle aventi masse inferiori e superiori a quella solare. Sono due leggi di potenzaLegge matematica che descrive un fenomeno mediante una relazione y =ax^k dove k è l’esponente o fattore di scala della legge. In statistica, se una distribuzione di probabilità è invariante a scale di misura differenti, è anche una legge di potenza e viceversa., funzioni matematiche onnipresenti in molti fenomeni naturali: dalla biologia alla geologia ed all’astronomia, per arrivare anche alla socialità umana ed alla struttura del World Wide Webb, ossia internet.

Ma lasciando a chi voglia approfondire quanto esposto velocemente sulle nostre attuali conoscenze della regione centrale della nostra galassia, vediamo chi era il suo scopritore e cos’è e dove si trova la finestra di Baade, facilmente fotografabile con strumentazione amatoriale.

La vita e le ricerche di Walter Baade

Lo scopritore della finestra che porta il suo nome, Walter Baade, è stato un astronomo tedesco del secolo scorso. Nato in Germania nel 1893, dopo gli studi in matematica, fisica ed astronomia a Münster e Göttingen, dopo il dottorato lavorò dal 1919 al 1931 presso l’Osservartorio di Hamburgh. Trasferitosi negli Stati Uniti, vi rimase sino al 1958, lavorando all’Osservatorio di Mount Wilson in California, dove nel corso degli anni effettuò vari tipologie di ricerche astronomiche.

Nel 1934 insieme a Fritz Zwicky propose che le supernova producessero intensi flussi di raggi cosmici e lasciassero come residuo le stelle neutroni, studiando la Nebulosa del Granchio M1 e la debole stella al suo centro.

Durante gli anni della Seconda Guerra Mondiale, utilizzanndo i due telescopi all’epoca più potenti del mondo, quello da 2.5 metri di diametro a Mount Wilson ed il telescopio da 5 metri di diametro a Mount Palomar, evidenziò la composizione del nucleo della Galassia di Andromeda M31 in miriadi di stelle mediante la tecnica fotografica. Ulteriori studi su queste stelle appartenenti ad M31 gli permisero di scoprire per la prima volta l’esistenza di due distinte popolazioni stellari, quelle blu giovani e molto calde di Popolazione I situate nelle braccia spirali della galassia e quelle più vecchie e fredde di colore rosso nella regione centrale, la Popolazione II. Identificò inoltre una seconda tipologia di varaibili cefeidi differente da quelle note sino ad allora, le variabili di tipo RR Lyrae; questo gli permise, dopo un lungo ed accurato studio, di proporre una nuova scala di distanze per l’universo conosciuto, radoppiando le dimensioni erroneamente calcolate in precedenza da Hubble.

Scoprì molti nuovi asteroidi, tra cui Icaro e Hidalgo, appartenenti rispettivamente alle famigie asteroidali Apollo e Centauri, e negli ultimi anni della sua vita e delle sue ricerche si occupò della identificazione ottica di varie radiosorgenti celesti, tra cui Cygnus A.

La notorietà di questo astronomo è inferiore a quella di Edwin Hubble, anche se le sue abilità come ricercatore e teorico furono notevoli. Baade a mio avviso, era inoltre una equilibrata sintesi di scienziato sperimentale e teorico, come si può constatare notando che le sue ricerche e deduzioni hanno poi formato la base della ricerca astronomica nella seconda metà del 20° secolo.

Umanamente, aveva un carattere timido e non portato alla pubblicazione immediata delle sue ricerche, forse perchè riteneva meno importante pubblicare contenuti scientifici per avere maggiore visibilità personale, piuttosto che eseguire in modo metodico ed approfondito le sue ricerche; era ossia alieno dal “mettersi in mostra” anche nell’ambito dell’ambiente scientifico, in cui era comunque universalmente rispettato e benvoluto dai colleghi.

Ebbe la sorte durante il suo soggiorno negli Stati Uniti di trovarsi li come ospite di una nazione che era in guerra con il suo Paese; per tale motivo dovette sottostare ad alcuni vincoli personali, come l’obbligo di non allontanarsi dalla contea di Los Angeles, ma al contempo potè sfruttare in condizioni ottimali la strumentazione astronomica allora più potente del mondo, poichè altri scienziati suoi colleghi erano all’epoca impegnati in maggioranza in ricerche aventi come obbiettivo la creazione di nuovi sistemi d’arma.

Cos’è la Finestra di Baade

Nel corso delle sue ricerche volte ad identificare il centro della nostra galassia, durante i primi anni ’40 del secolo scorso, Baade individuò una regione del cielo centrata approssimativamente sull’ammasso globulare NGC 6522 con un ampiezza apparente di circa 1°, forma irregolare e distanza dalla Terra di circa 25000 anni luce, avente particolari caratteristiche ottiche.

Come si vede nella figura precedente, la finestra di Baade è infatti lievemente decentrata verso sud rispetto alla linea di vista tra noi ed il centro della Via Lattea e risulta meno schermata dalla polvere interstellare. Per tale motivo, la luce delle stelle viste attraverso la “finestra” è meno arrossata ed indebolita rispetto a quanto succede nelle regioni adiacenti ed in particolare verso il reale centro della galassia, che alle lunghezze d’onda della luce visibile è scarsamente visibile.

Baade fu il primo a comprendere il significato di questa zona di cielo, estremamente utile per studiare le proprietà delle stelle di Popolazione II presenti nel nucleo centrale della Via Lattea.
In anni recenti, le stelle in questa regione sono state utilizzate nello svolgimento del programma di ricerca OGLE, destinato tra l’altro alla ricerca di pianeti extrasolari.

La Finestra di Baade vista mediante strumentazione amatoriale

L’immagine a colori è la composizione di varie pose, aventi tutte durata di 60 secondi, singolarmente corrette per il “dark frame”Immagine correttiva che serve a minimizzare il rumore elettrico generato dalla telecamera, che aumenta al crescere del tempo di esposizione ma non per il “flat frame”Immagine che serve a correggere le disuniformità luminose dell’immagine finale, dovute ad imperfezioni del sensore, sporco sulle superfici ottiche, vignettatura degli obbiettivi; l’esposizione totale è di 1200 secondi, e permette di abbassare il livello del rumore elettronico della telecamera di ripresa. Le singole pose sono state sommate e messe a registro automaticamente dal software di gestione della telecamera: utilizzando questa procedura “live” è possibile vedere l’oggetto ripreso aumentare la propria luminosità e rivelare un sempre maggior numero di dettagli man mano che il tempo totale di integrazione aumenta. È emozionante ed affascinante vedere lentamente emergere da uno sfondo debolmente luminoso i dettagli di un’immagine ma, sfortunatamente, questo rende impossibile evitare l’immancabile traccia del satellite di passaggio che con la “stilettata” luminosa rossastra ben visibile al centro rovina il risultato finale. E per fortuna non era uno dei nefasti “branchi” StarLink, altrimenti l’immagine sarebbe stata da buttare…

Nella fotografia l’est è a sinistra e l’ovest a destra ed il nord è in alto. L’ammasso globulare NGC 6522 menzionato in precedenza è visibile in poszione decentrata sulla destra, mentre a sinistra c’è un altro ammasso globulare, NGC 6528. Anche se il centro della Finestra di Baade corrisponde con la posizione di NGC 6522, ho preferito centrare l’immagine in una posizione approssimativamente equidistante dai due ammassi, per mostrare l’enorme numero di stelle presenti nella Finestra, al confronto con la regione al suo esterno vicino a NGC 6528, dove sono ben visibili le regioni oscure ed apparentemente prive di stelle, ossia le regioni dove il contenuto di polvere interstellare è più elevato.

Ammasso Globulare NGC 6528 , scoperto da William Herschel nel 1784. Le sue stelle hanno un contenuto di metalli elevato, analogo a quello del Sole. La sua età è stimata tra 10 e 12 miliardi di anni.

Ammasso globulare NGC 6522, scoperto da William Herschel nel 1784. Si ritiene sia uno tra i più antichi ammassi della Via Lattea, e forse il più antico in assoluto. Si stima abbia un'età di oltre 12 miliardi di anni.

La stella HD 165155 (catalogo Henry Draper) è di magnitudine apparente 9.87, ossia 1600 volte più luminosa delle stelle di magnitudine apparente 15.87, le più deboli visibili nell'immagine. Poichè questa stella è a sua volta circa 1600 volte meno luminosa di una di una di 1 grandezza, le stelle più deboli nell'immagine sono oltre un milione di volte meno luminose di una stella come Aldebaran, Antares o Deneb.

Ho cercato di rendere nel modo più verosimile i colori, utilizzando gli indici di colore di varie stelle ed impiengando alcune ore per la post produzione dell’immagine finale, mediante vari software di elaborazione immagine, come Nebulosity, FSViewer, Paint Shop Pro. Il risultato finale mi sembra esteticamente gradevole e veritiero nella resa di toni e saturazione dei colori; l’immagine non è utilizzabile fotometricamente non essendo stata ripresa mediante appositi filtri che isolano specifiche bande di colore di interesse astronomico.

La focale corta dello strumento utilizzato, non consente di apprezzare l’estensione dei due ammassi globulari, ma per per questo sono necessari strumenti di dimensioni ben maggiori rispetto a quelle del mio rifrattore Pentax 75; la corta focale dello strumento (500 mm.) permette comunque di riprendere un campo di dimensioni abbastanza ampie, ossia mezzo grado in direzione est-ovest ed 1/3 di grado in dizrezione nord-sud, come indicato dalla seguente mappa stellare ricavata da Stellarium.

In definitiva, con la mia piccola “cartolina” ho voluto ripercorrere la storia della Finestra di Baade e descriverne l’importanza nell’ambito della ricerca astronomica. Spero anche di aver trasmesso un pò dell’emozione che ho provato mentre la riprendevo, vedendo emergere lentamente dal buio del cielo notturno quella luminosa parete di stelle situate a migliaia di anni luce dalla Terra. Osservarla è un modo per rendere omaggio ad un astronomo schivo e geniale, forse oggi poco ricordato, che la scoprì quasi un secolo fa.