04 - Cigno (scienza)

CIGNO

Cygnus, Cygni

Cyg

La costellazione del Cigno e la sua rappresentazione mitologica.
Immagine: www.stellarium.org

Delle dieci stelle che disegnano il Cigno, o Croce del Nord per via della sua forma, due sono circumpolari: la gigante arancione Kappa Cygni di magnitudine 3,80 e la nana di colore bianco Iota Cygni di magnitudine 3,75, entrambe a poco più di 120 anni luce di distanza. Si trovano all’estremità dell’ala occidentale e la loro declinazione fa sì che alla nostra latitudine (44,5°N) non tramontino mai. Il Cigno occupa un ampio settore celeste di 804 gradi quadrati, risultando così al 16° posto per estensione fra le 88 costellazioni dei due emisferi. Deneb, il suo astro più luminoso, è quello con cui il Cigno si può considerare in culminazione e nel mese di settembre il transito avviene prima della mezzanotte come riportato in tabella.

Transito o culminazione	1 SET	15 SET	30 SET	Altezza sull'orizzonte	m
Deneb (Alpha Cyg)	23.11	22.25	21.17	+ 89°	1,25

Deneb, o Alpha Cygni, è una stella circumpolare mancata. Le mancano solo 10’ per rimanere sempre sopra l’orizzonte, tuttavia il Cigno proprio grazie alla sua alta posizione nel cielo, è una costellazione visibile di fatto tutte le notti dell’anno, anche se non per tutta la durata delle ore di buio.
Deneb rappresenta la coda del Cigno e con la sua magnitudine di 1,25 è la 14ma stella più luminosa del nostro emisfero e sapere che questo elevato splendore arriva da una distanza di 3.200 anni luce, ha un che di straordinario. Alpha Cygni è una stella lontanissima, eppure estremamente brillante, un effetto che si spiega indagandone la natura. Si tratta infatti di una supergigante bianca di appena 11 milioni e mezzo di anni, la cui massa è 19 volte quella del Sole mentre il diametro supera di 400 volte quello della nostra stella. Il suo destino sarà quello di esplodere come una Supernova in un tempo molto inferiore all’aspettativa di vita del Sole, ma fino a quel momento continuerà a regalarci la sua luce ben definita guidandoci nei percorsi celesti. Deneb infatti è anche una delle tre stelle del Triangolo Estivo, i cui altri due componenti sono Vega nella Lira e Altair nell’Aquila. Alpha Cygni è il vertice settentrionale dell’asterismo, così che risulta semplice identificare il resto della Croce, dal momento che l’asse principale si sviluppa in direzione quasi perpendicolare alla congiungente Vega-Altair.

Deneb è una delle tre stelle che compongono il Triangolo Estivo. Le altre due sono Vega nella Lira e Altair nell’Aquila.
Immagine: www.stellarium.org

L’altra stella del Cigno che si è soliti menzionare nonostante sia quasi sette volte più spenta con le sue 3,35 magnitudini, è Albireo, situata all’estremità opposta dell’asse della croce. Rappresenta la testa del Cigno ed è in realtà una stella doppia, la cui fama è soprattutto di natura estetica per il contrasto cromatico creato dalla coppia di luci. Albireo è infatti un sistema formato da una gigante arancione, Beta1 Cyg di magnitudine 3,35, e da una nana di colore bianco-blu, Beta 2 Cyg di magnitudine 5,10, posta a 40 UA dalla componente principale. La coppia di stelle dista invece da noi 376 anni luce.

La coppia di stelle Albireo e Beta 2 Cygni, un sistema binario che si fa notare per il contrasto cromatico delle due stelle.
Immagine: http://freestarcharts.com/stars/17-guides/stars/171-albireo-beta-cygni-abeta-cyg-double-star

Ma nel Cigno c’è un’altra stella che l’occhio non cerca se non ne sa l’importanza, perché è un astro debole – brilla con sole 5,20 magnitudini – e non appartiene al gruppo che disegna la croce. E’ 61 Cygni, un puntino anonimo che porta la nomenclatura di Flamsteed, situato a est di Gamma Cyg. La sua importanza è legata a un primato: 61 Cygni è stata la prima stella di cui l’uomo è riuscito a calcolare la distanza. L’impresa porta la firma dell’astronomo tedesco Friederich Bessel ed è datata 1838. Grazie al suo elevato moto proprio, a sua volta dovuto alla relativa vicinanza alla Terra, Bessel riuscì con una pazienza infinita a misurarne la distanza da noi servendosi dell’antico metodo della parallasse. Questo procedimento per determinare le distanze era conosciuto fin dall’antichità ma lo si poteva applicare solo a oggetti molto più vicini delle stelle, come per esempio la Luna o il Sole, che è sì una stella, ma essendo la nostra, la misurazione si può considerare “a portata di mano” o meglio degli strumenti disponibili ai tempi dei Greci quando il metodo venne impiegato per la prima volta. Esso consiste nel determinare quanto è lontano un oggetto osservandolo da due luoghi diversi e sufficientemente lontani fra loro, di cui si conosca la reciproca distanza. L’angolo che l’oggetto sottende rispetto ai due punti di osservazione si chiama parallasse e con semplici formule trigonometriche si risale alla sua distanza. Per esempio, la posizione della Luna rispetto alle stelle di sfondo, appare un po’ diversa se guardata da un osservatorio in California e da uno in Inghilterra. Conoscendo la distanza fra i due osservatori, l’angolo che la Luna sottende è la parallasse e mediante la trigonometria se ne ricava la distanza.
Tuttavia fu solo nel XIX secolo, quando il potere risolutivo dei telescopi divenne sufficientemente elevato, che fu possibile applicarlo a oggetti lontani come le stelle, sfruttando come base d’osservazione la distanza Sole-Terra. La misurazione finale si prende dopo sei mesi quella iniziale quando la Terra ha percorso un angolo di 180° e i punti risultano così diametralmente opposti, cioè i più distanziati possibile. Il metodo della parallasse funziona fino a distanze dell’ordine dei 100 parsec; ma per 61 Cyg tanto bastava. La stella come abbiamo detto presenta un moto proprio elevato, circa 4 secondi d’arco all’anno, e fu scelta proprio per questo motivo. Osservandone la posizione rispetto alle stelle di sfondo a distanza di sei mesi, Bessel determinò una parallasse di 0,31 secondi d’arco che equivale a una distanza di 10,5 anni luce, un valore molto vicino a quello attuale di 11,4 anni luce. 11,4 anni luce: questo fu il primo valore di distanza che l’uomo misurò osservando le stelle. Per contro si pensi che il Sole dista 8 minuti luce, dunque con Bessel ci si era spinti quasi 750.000 volte più lontano e la protagonista di questo importante traguardo è la stella numero 61 di Flamsteed nella costellazione del Cigno, una Nana gialla un po’ più fredda del Sole.
Spostando l’attenzione dalle stelle alla costellazione, balza all’occhio come il Cigno sia completamente immerso nella Via Lattea, anzi l’elegante pennuto sembra volare verso sud proprio seguendone la direzione. Questo brulicare di stelle prospetticamente tanto vicine e numerose da non poterle distinguere, è il regno degli ammassi aperti e delle nubi di idrogeno da cui prendono vita le stelle. Il Cigno non fa eccezione e fra le decine di ammassi aperti, due sono del catalogo di Messier: M29 di magnitudine 6,60 e M39 di 4,60, entrambi scoperte dall’astronomo francese nel 1764.
M29 si trova poco sotto Gamma Cyg, la stella da cui si aprono le ali del Cigno, e dista 4.000 anni luce dalla Terra. E’ un ammasso molto giovane di soli 10 milioni di anni, le cui stelle sono di classe spettrale B, ovvero molto calde e di colore bianco-blu. Se ne contano una cinquantina distribuite su un’estensione di circa 8 anni luce e sette si impongono sulle altre in quanto a luminosità disponendosi in un quadrilatero affiancato da un triangolo.

L’ammasso aperto M29 nella costellazione del Cigno.
Immagine: 2003 Kitt Peak National Observatory, https://www.noao.edu/image_gallery/html/im0844.html

M39 è invece molto più vicino, si trova a soli 825 anni luce da noi e nella costellazione è dislocato verso il confine nord-orientale.

L’ammasso aperto M39 nella costellazione del Cigno.
Immagine: 2003 Kitt Peak National Observatory, https://www.noao.edu/image_gallery/html/im0854.html

Può aiutare nella localizzazione attendere la culminazione di Beta Cephei, in quanto transitano insieme. Nonostante sia anch’esso un ammasso giovane, si è formato molto prima di M29. M39 ha infatti già quasi 300 milioni d’anni d’età, ma le sue poche stelle – una trentina in tutto – non si sono allontanate troppo e si distribuiscono su un’estensione simile a quella di M29.
E come abbiamo detto, lungo la Via Lattea si distendono le nubi di idrogeno, le culle dove le stelle si accendono. Nel Cigno ve n’è una conosciuta come Nebulosa Nord America per via della sua forma che ricorda la parte settentrionale del continente americano fino al Golfo del Messico.

La nebulosa a emissione Nord America nella costellazione del Cigno.
Immagine: 2012 Miodrag Sekulic, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:North_america_nebula_ngc7000.jpg

Di magnitudine 6,00 si trova a est di Deneb e dista 1.800 anni luce. Occupa un’area di 63x52 anni luce ed è una nebulosa a emissione, ovvero le stelle che ospita l’hanno riscaldata a tal punto da renderla essa stessa sorgente di luce, regalandoci così quello che potremmo definire il Sogno Americano del Cosmo.
Un’altra nebulosità ma di natura completamente diversa è quella che si trova sotto l’ala orientale del Cigno e che culmina insieme a Deneb e alla discretamente brillante Epsilon Cyg, circa 3° più a nord. E’ la Nebulosa Velo così chiamata per la sua semitrasparenza tanto è tenue. Per la sua disposizione circolare è nota anche col nome di Anello del Cigno il cui diametro misura 110 anni luce. La Nebulosa Velo è un Resto di Supernova, ovvero quel che rimane di una stella supergigante scoppiata 8.000 anni fa, come hanno rivelato le misure della velocità con cui il gas della nebulosa si sta allargando. L’onda d’urto provocata dall’evento più spettacolare di cui una stella possa essere protagonista, ha scagliato nello spazio con violenza inaudita i gusci più esterni dell’astro, i quali hanno poi rallentato solo quando la perdita di energia ha consentito al mezzo interstellare di opporre sufficiente resistenza per frenarlo. Il risultato è questo groviglio stupefacente di filamenti multicolore sempre più in dissolvenza man mano che il tempo passa. La Nebulosa Velo è molto ampia e la si è suddivisa in cinque filamenti, ciascuno dei quali porta un numero diverso del New General Catalogue. La parte ovest è rappresentata da NGC 6960, a nord invece vi sono NGC 6974 e NGC 6979 mentre NGC 6992 e NGC 6995 costituiscono la parte est.

I cinque filamenti (qui fotografati nell’ultravioletto) che formano la nebulosa Velo, un resto di Supernova risalente a 8.000 anni fa.
Immagine: 2012 NASA/JPL-Caltech, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ultraviolet_image_of_the_Cygnus_Loop_Nebula_crop.jpg

E con la Supernova all’origine della Nebulosa Velo cogliamo l’occasione per parlare dell’ultimo oggetto che impreziosisce la costellazione della Croce del Nord: Cygnus X-1, abbreviato in Cyg X-1, il primo Buco Nero scoperto nella realtà e non più astrazione scaturita dai modelli teorici dell’evoluzione stellare. Cygnus X-1, così chiamata per indicare che si tratta della prima sorgente X rilevata nella costellazione, si trova vicino a Eta Cyg, il penultimo astro dell’asse della croce in direzione sud. Dista 6.000 anni luce dalla Terra e le sue coordinate equatoriali sono precisamente 19h 58m 22s di ascensione retta e +35° 12’ 06” di declinazione.

Cyg X-1, il primo Buco Nero scoperto. Quella che si vede nella foto è l'emissione X della stella compagna che alimenta il Buco Nero (invisbile per natura), la Supergigante Blu HDE 226868.
Immagine: 2011 Chandra, http://chandra.harvard.edu/photo/2011/cygx1/

Era il 1964 quando dopo aver studiato a lungo l’intensa radiazione X proveniente da quel punto di cielo, si giunse all’unica conclusione possibile, ovvero che si trattasse di un Buco Nero. Il Buco Nero è una categoria cosmica che si genera quando una Stella di Neutroni supera le 3 masse solari e a quel punto la gravità prevale su tutto e la stella si riduce a un punto di raggio zero e gravità infinita, da cui nemmeno i fotoni, quindi la luce, possono sfuggire. Da qui l’origine del nome.
Cyg X-1 in particolare si trova in un sistema binario stretto in cui il buco nero risucchia il gas della stella compagna facendolo emettere fortemente nella banda X. Il gas della compagna cade nel potente vortice gravitazionale del Buco Nero, viene scaldato a temperature altissime – da decine a centinaia di milioni di gradi – e proprio queste temperature sono le responsabili dell’emissione X attorno al Buco Nero. In questo senso si dice che il Buco Nero è un’intensa sorgente di raggi X.
Un modello di questo tipo spiega anche l’irregolarità dell’emissione X in quanto, trattandosi di un oggetto in accrescimento, il fenomeno non è periodico e nemmeno uniforme, perché la materia vi cade in correnti successive. La stella che alimenta Cyg X-1 è una Supergigante Blu di ben 15 masse solari e la si trova nel catalogo di Henry Draper col nome di HDE 226868.

Per finire, le costellazioni che circondano il Cigno, partendo da sud al momento del transito e andando in senso orario, sono: Volpetta, Pegaso, Lucertola, Cefeo, Drago e Lira.

Costellazioni confinanti col Cigno: Volpetta, Pegaso, Lucertola, Cefeo, Drago, Lira.
Immagine: www.stellarium.org

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