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Andromeda, Cassiopea – Perseo e relativi oggetti del cielo profondo

Progetto di Astrofotografia a cura dei Soci A.L.S.A. Guasconi Fabrizio; Milianti Luciano; Righetti Daniele

Introduzione

Nell’antichità l’Uomo, quando osservava il cielo notturno, collegava con linee immaginarie i puntini luminosi che vedeva brillare e disegnava figure mitologiche che oggi noi chiamiamo costellazioni. Questa attribuzione di nomi e figure a gruppi di stelle con una localizzazione universalmente accettata, era dettata da necessità pratiche, ad esempio la determinazione delle stagioni. Il sorgere di alcune stelle a certi particolari orari, in determinati punti del cielo, poteva per esempio ricordare l’arrivo del periodo della semina oppure del raccolto. Oltre a questo si aggiungeva la possibilità di orientarsi proprio grazie alle stelle in un epoca ancora lontana dall’invenzione del GPS…

Le tre costellazioni di cui vogliamo parlare in questo progetto di astrofotografia, sono visibili nel cielo autunnale osservando in direzione Nord Est, e sono: Andromeda, Cassiopea e Perseo. Queste costellazioni sono riportate nella foto in basso, fatta con Nikon D3500, astroinseguitore Minitrack LX3, sommando 14 scatti da 1min a ISO800, obiettivo 24mm ad f3,5 e filtro Clear Sky.

Si notano inoltre alcuni oggetti del cielo profondo come la Galassia di Andromeda M31, la Galassia del Triangolo M33, l’ammasso aperto NGC752, la Galassia NGC891, il doppio ammasso NGC869 e 864 di Perseo, le nebulose IC 1805 e 1848 immerse nella parte della Via Lattea che attraversa Cassiopea nella quale è presente l’ammasso aperto M103.

Queste tre costellazioni sono tra loro legate dalla mitologia greca, assieme a quelle vicine di Cefeo, Pegaso e Balena. Secondo la mitologia greca infatti, Cassiopea, moglie di Cefeo re dell’antica Etiopia, diceva che la figlia era talmente bella che neppure le Ninfe del Mare, le cinquanta Nereidi, potevano superarla in bellezza. La superbia della regina d’Etiopia giunse alle orecchie di Era e delle stesse Nereidi. La Nereide Amfitrite era moglie del dio del mare, Poseidone, e così, infuriate, si rivolsero a lui chiedendogli una terribile ed immediata punizione per l’oltraggio di Cassiopea. Poseidone scatenò contro il regno di Cefeo, a devastarne le coste, il mostro marino Ceto (Tiamat?) (rappresentato tra le costellazioni dalla Balena). Il re d’Etiopia, vedendo il proprio reame in così grave pericolo, si rivolse ad un Oracolo, che gli disse che il solo modo per salvare l’Etiopia consisteva nel sacrificio di Andromeda, che doveva essere abbandonata alla furia del mostro marino. Col cuore in pezzi, e pieno di rancore verso la moglie, il re fu obbligato dal popolo ad accettare. Andromeda venne trascinata fino alle rocciose coste etiopiche e lì abbandonata al suo orribile destino: incatenata nuda su uno scoglio in riva al mare, attendeva che il mostro arrivasse a sbranarla. Ma il Fato volle che passasse di là l’eroe Perseo in groppa a Pegaso, di ritorno dalla missione dopo aver liberato il mondo sconfiggendo la terribile Medusa. Attaccò il mostro che riuscì a sconfiggere, mostrando alla belva la testa di Medusa che, guardandola, lo tramutò in pietra. Così la fanciulla fu salva, e al ritorno a casa Cefeo, riconoscente, gliela diede in sposa. Gli dei posero in cielo le costellazioni raffiguranti ognuno dei protagonisti di questa storia. Cefeo e Andromeda sono raffigurati nelle costellazioni adiacenti a Cassiopea, ma la regina, come punizione, venne condannata a girare per sempre col suo trono intorno al Polo Nord, trovandosi a volte anche a testa in giù, posizione disdicevole per chi pecca di vanità.

Stelle ed oggetti del cielo profondo nella costellazione di Andromeda

La costellazione di Andromeda è molto antica, è compresa infatti tra le 48 descritte dall’astronomo greco Tolomeo nei II secolo d.C. Le stelle principali della costellazione di Andromeda sono visibili nella foto sotto, fatta con  Nikon D3500, astroinseguitore, sommando 5 scatti da 1,5min ad ISO800 con obiettivo a 38mm ad f4,5.

Alpheratz, dall’arabo “l’ombelico del destriero”, o Alfa Andromedae,  è la stella più brillante della costellazione di Andromeda ha una distanza dalla Terra di 97 anni luce, ha magnitudine 2,06 ed è una stella in comune con la costellazione di Pegaso. Si tratta di una stella binaria composta da una stella con una massa di 3,6 volte quella del Sole ed una temperatura superficiale di 13.800 °K; la compagna è una stella di massa 1,8 volte quella del Sole, con una temperatura di 8.500 °K.

Mirach dall’arabo,”la schiena”, o Beta Andromedae, è la seconda stella più luminosa della costellazione (magnitudine 2,1). E’ una stella gigante rossa dotata di una massa 4 volte superiore a quella del Sole, un raggio 90 volte maggiore, con una temperatura superficiale di 3.800 K ed una distanza di 200 anni luce dalla Terra. Nei pressi di Mirach è visibile con telescopi medio-grandi una galassia, NGC404, che viene quasi del tutto oscurata dalla luminosità della stella e per questo è chiamata anche “il fantasma di Mirach”. Inoltre Mirach si trova a metà strada tra le due galassie più luminose del nostro emisfero: la Galassia di Andromeda (M31) e la Galassia Triangolo (M33).

Almach, dall’arabo “la lince del deserto”, o Gamma Andromedae,  è la terza stella più luminosa della costellazione di Andromeda con la sua magnitudine di 2,3 ed è in realtà un sistema quadruplo di stelle, molto apprezzato dagli astrofili di tutto il mondo. La stella principale (Almach A) è una gigante arancione avente un diametro 80 volte superiore a quello del Sole; la seconda stella (Almach B) è una stella bianco-azzurra, di magnitudine 5.1, che possiede una compagna con un periodo di 2,67 giorni, mentre la terza stella  è Almach C. Il sistema di Almach B e quello di Almach C orbitano l’uno intorno all’altro in un periodo di 64 anni. Il sistema multiplo di Almach dista da noi circa 355 anni luce;

Upsilon Andromedae merita una particolare attenzione: si tratta di una stella binaria distante 43,9 anni luce da noi, dotata di quattro pianeti giganti gassosi simili a Giove, scoperti tra il 1996 ed il 2010. Uno di questi si trova nella zona abitabile nella stella, il che suggerisce che se questo pianeta dovesse avere delle lune rocciose e queste avessero le giuste condizioni atmosferiche, sarebbe possibile trovarvi dell’acqua allo stato liquido e forme di vita.

Galassia M31 o Galassia di Andromeda: la prima descrizione conosciuta di questa galassia compare nel 964 dal “Libro delle stelle fisse”  dell’astronomo persiano Abd al-Rahman. Fino agli inizi del XX secolo gli astronomi pensavano che la nostra galassia coprisse l’intero Universo e che le macchie nel cielo, come Andromeda, fossero nebulose all’interno della Via Lattea. A partire dal 1912 si scoprì che la “nebulosa” si stava avvicinando a grandissima velocità e che non poteva essere all’interno della Via Lattea, poi nel 1917 si osservò una stella nova in Andromeda e si calcolò che doveva trovarsi a 500.000 anni luce di distanza. Nel 1925 Edwin Hubble misurò definitivamente la distanza rivelando che lo sfocato ammasso di stelle  era una vera e propria galassia molto lontana (vedi appendice per la storia della osservazione).

Oggi sappiamo che questa galassia contiene circa 1000 miliardi di stelle ha una estensione di 250.000 anni luce, quindi maggiore della Via Lattea, si trova ad una distanza di circa 2,5milioni di anni luce ed è in avvicinamento alla nostra galassia, con la quale si fonderà tra circa 4 miliardi di anni. Il telescopio spaziale Hubble ha rivelato che Andromeda è inoltre circondata da un alone gassoso che si estende per 1 milione di anni luce dalla galassia madre, fino circa a metà strada dalla nostra Via Lattea.

La foto in alto è stata fatta con rifrattore Apo60/360mm, spianatore di campo 1x, CanonEos350d modificata Baader, filtro cls, sommando 10 scatti da 600s per un totale di 1h e 40min di esposizione. Nella foto si vedono anche due delle numerose galassie satelliti M32 in alto ed M110 in basso.

Galassia M33: la Galassia del Triangolo o Galassia Girandola fu probabilmente scoperta attorno al 1654 da Giovanni Battista Hodierna, fu poi riscoperta indipendentemente da Charles Messier nel 1764, che la catalogò con il nome di M33. Questa galassia, è la seconda galassia più vicina alla Via Lattea dopo la Galassia di Andromeda, la sua distanza dalla Via Lattea è infatti 3milioni di anni luce circa. E’ probabile che sia compagna della stessa Galassia di Andromeda a cui è gravitazionalmente legata, potrebbe  quindi diventare la terza galassia coinvolta nella collisione con la Via Lattea e Andromeda tra circa 4 miliardi di anni. Le sue dimensioni  sono 60.000 anni luce ed è il terzo membro del Gruppo Locale per grandezza, dopo la Galassia di Andromeda e la Via Lattea. Il Gruppo Locale è un ammasso di 30 galassie, legate una all’altra dalla gravità, in una regione ampia circa 10 milioni di anni luce ed è probabile che si fonda con l’altro raggruppamento di galassie a noi più vicino, l’Ammasso della Vergine.

Gli scienziati stanno studiando questa galassia dato che, oltre ad appartenere allo stesso gruppo di gallassie della Via lattea, contiene un’enorme quantità di gas e polvere, il che favorisce una rapida formazione stellare, inoltre, a differenza della Via Lattea e di Andromeda, M33 non ha un nucleo centrale brillante né lunghi e definiti bracci a spirale. 

La Galassia visibile nella foto sotto, è stata ripresa con un telescopio TS-Optics ED APO 80 mm f7, montatura Skywatcher Eq5 Synscan, sommando 51 immagini da 300sec per un totale di 255min di esposizione.

Galassia NGC 891: si trova a circa 30 milioni di anni luce dalla Terra, le sue dimensioni  sono circa 100.000 anni luce e, dalla Terra, si vede esattamente di taglio, evidenziando il suo sottile piano di polvere e gas interstellare. Si nota anche bene la presenza di un bulbo centrale molto luminoso, che la rende molto simile alla nostra Via Lattea. Questa galassia fa parte di un gruppo di galassie distanti dalla nostra circa 40 milioni di anni luce. Molte di queste galassie sono visibili molto piccole nella foto sotto con i relativi nomi in verde e rosso, fatta con un telescopio 80ED e camera ASI294 raffreddata a -10°C, per un totale di 6,25 ore di esposizione.

Stelle ed oggetti del cielo profondo nella costellazione di Cassiopea

Cassiopea è una costellazione circumpolare, cioè una costellazione che, alle nostre latitudini, è visibile in ogni periodo dell’anno, dato che non tramonta mai. Le sue 5 stelle principali sono disposte a ”W” e rappresentano Cassiopea, madre di Andromeda e moglie di Cefeo, re di Etiopia, immaginata seduta sul trono mentre si agghinda i capelli.

La costellazione è visibile nella foto sotto fatta con Nikon D3500, astroinseguitore, sommando 14 scatti da 1min ad ISO800 con obiettivo a 24mm ad f3,5 e filtro Clear Sky.

Shedar o Alfa Cassiopeiae,  è la stella più luminosa (mag 2.2) ed è una gigante arancione con una temperatura di 4500°K, una distanza di 230 anni luce dalla Terra e dimensione 48 volte il Sole.

Caph o Beta Cassiopeiae, la seconda stella più luminosa di Cassiopea (mag 2.3) ha una temperatura di 6700 K ed una distanza di soli 54 anni luce dalla Terra.

Navi o Gamma Cassiopeiae, (mag 2.5) è una supergigante blu con una temperatura di 25.000 K ed una distanza dalla Terra di 610 anni luce. Ha una stella compagna della dimensione del Sole che le ruota attorno in 203 giorni.

Ruchbah, o Delta Cassiopeiae (mag 2.7), il suo nome significa “ginocchio”. Ha una temperatura di 8400 K ed una distanza di 99 anni luce dalla Terra. Prospetticamente vicino a questa stella c’è l’ammasso aperto M103 il quale si trova invece a circa 8.000 anni luce dalla Terra.

Segin, o Epsilon Cassiopeiae (mag 3.4), è una gigante blu con temperatura di 15.000°K ed una distanza di 440 anni luce.

Nebulosa IC1848 (Anima) e Nebulosa IC1805 (Cuore)

Situate a circa 6.000 anni luce dalla Terra, le nebulose sono un vasto complesso di formazione stellare che fa parte del Braccio di Perseo, nella nostra Via Lattea. In alto si trova la Nebulosa Anima, sotto la nebulosa Cuore che prende il nome dalla sua somiglianza con un cuore umano.  Le nebulose si estendono per circa 580 anni luce e sono entrambe massicce regioni di formazione stellare, caratterizzate da gigantesche bolle gassose soffiate nell’ambiente circostante dalla radiazione e dai venti stellari. La luce viene poi riemessa dalla nebulosa nel colore rosso tipico delle linee di emissione dell’idrogeno H-alfa. Le stelle contenute nelle nebulose sono “giovanissime”  hanno infatti solo qualche milione di anni e quindi sono all’inizio della loro vita, per confronto il Sole ha infatti circa 5 miliardi di anni.

Entrambe le nebulose sono state fotografate con  Telescopio TS 80ED spianato e corretto ad f5, Camera di ripresa ASI ZWO 294MC raffreddata a -10°C, Montatura eq5 goto, Software di elaborazione Pixinsight.

Nebulosa IC63 o Nebulosa fantasma

A circa 550 anni luce di distanza e conosciuta anche come il “fantasma di Cassiopea”, IC 63 è modellata dalla radiazione proveniente dalla stella Gamma Cassiopeiae, così potente da influenzare la nebulosa che si trova a diversi anni luce di distanza dalla stella. Questa nebulosa si sta lentamente dissipando sotto l’influenza delle radiazioni della stella “vicina”. Tuttavia, non è l’unico oggetto sotto la sua influenza, infatti fa parte di una regione nebulosa molto più grande intorno a Gamma Cassiopeiae.

La nebulosa è stata fotografata con  Telescopio TS 80ED, Camera di ripresa ASI ZWO 294MC raffreddata a -10°C, Montatura eq5, sommando 25 immagini  da 300secondi per un totali di 125 minuti di esposizione.

Stelle ed oggetti del cielo profondo nella costellazione di Perseo

Perseo era il figlio della mortale Danae e del dio Zeus. Partì alla ricerca della Medusa, della quale voleva la testa come regalo di nozze per il re Polidette di Serifo. Con un po’ di aiuto dagli dei Ermes e Atena, riuscì ad uccidere la Gorgone e prenderne la testa. Mentre tornava a casa, salvò Andromeda, figlia di Cefeo e Cassiopea, re e regina d’Etiopia, da un mostro marino.

La costellazione è una delle 48 costellazioni elencate da Tolomeo ed è anche la sede del radiante dello sciame meteorico delle Perseidi attorno al 12-13 agosto.

La costellazione è visibile nella foto sotto fatta con Nikon D3500, 30sec a ISO 800, obiettivo 52mm.

Mirfak o Alfa Persei, èla stella più luminosa di Perseo ha una magnitudine di 1,8 ed è una supergigante giallo-bianca con una temperatura di 6000°C. La sua distanza dalla Terra è di 590 anni luce ed ha un raggio pari a 62 volte il Sole. Mirfak è membro più brillante del giovane ammasso Alfa Persei (o Melotte 20), un oggetto di notevole splendore, nonché uno degli ammassi aperti più vicini al Sistema Solare; le sue componenti principali sono ben distinguibili anche a occhio nudo, essendo di quarta e quinta magnitudine, mentre la sua età è di 50 milioni di anni. Dato che tutti gli ammassi aperti tendono col tempo a disgregarsi, entro pochi milioni di anni dalla loro formazione alcune stelle vengono gradualmente espulse, confondendosi coi campi stellari circostanti.

Mirfak e il relativo ammasso è visibile nella foto sotto fatta con NikonD3500, astroinseguitore, sommando 5 scatti da 1min a 800 ISO ed obiettivo 140mm f5,6

Algol o Beta Persei: è un sistema stellare multiplo che comprende tre stelle e ciò che la rende tanto particolare è il saliscendi luminoso che si ripete ogni tre giorni circa e che dura una decina di ore, causato dal fatto che la stella più luminosa delle tre viene parzialmente occultata dalla seconda stella che gli orbita attorno.  La stella principale ha una temperatura di 12.500 K ed una distanza di 93 anni luce. Algol è stata la prima stella variabile a eclisse scoperta dall’Uomo e la prima testimonianza scritta della sua variabilità risale al 1667 da parte dell’astronomo e matematico modenese Geminiano Montanari (1633-1687), contemporaneo di Newton e che lavorò per importanti famiglie dell’epoca, come quella dei Medici.

Per i Greci era l’occhio di Medusa, la creatura figlia delle divinità marine primordiali Forco e Ceto, che pietrificava fatalmente chi ne incrociasse lo sguardo. Fu uccisa da Perseo che nella costellazione è immaginato nella sua iconografia più frequente in cui tiene in mano la testa mozzata della Gorgone Medusa.

Doppio ammasso aperto in Perseo: i due ammassi sono conosciuti anche come “Elsa della spada di Perseo” oppure Acca (NGC869) e Chi (NGC884) e sono stati catalogati per la prima volta dall’astronomo greco Ipparco nel 130 a.C. Ciascuno degli ammassi ha un diametro di 70 anni luce,   si trovano a circe 7.000 anni luce dalla Terra e sono distanti tra loro solo pochi anni luce. Sono  inoltre “giovanissimi” con una età di pochi milioni di anni. Questi ammassi contengono alcune migliaia di stelle tra cui anche una ventina di supergiganti rosse di dimensioni maggiori  di Antares (Scorpione) e Betelgeuse (Orione) e giace sul piano della Via Lattea come la maggior parte degli ammassi aperti. La foto sotto è stata fatta con NikonD3500 ed astroinseguitore sommando 17scatti da 30sec a 1600ISO con obiettivo da 140mm f5,6.

Nebulosa California (NGC 1499): è stata scoperta nel 1884 da Barnard, scopritore anche della stella che porta il suo nome. Questa estesa e tenue nebulosa, la cui forma richiama appunto quella dello stato americano che si affaccia sul Pacifico,si trova a circa 1.500 anni luce da noi e si estende per 100 anni luce. E’ vicina alla stella Menkib della costellazione di Perseo. È proprio questa stella a ionizzare gli atomi di idrogeno della nebulosa, strappandogli il loro unico elettrone. Quando questi atomi ionizzati riacquistano l’elettrone, emettono luce rossastra. La nebulosa visibile nella foto sotto, è stata fotografata con telescopio Apo60/360mm, Canon EOS 350d modificata Baader con filtro cls, esposizione totale 60minuti.

Conclusione

Guardando le costellazioni è facile dimenticare che le stelle che vediamo nel cielo non sono tutte sullo stesso piano come invece appare. Nella realtà abbiamo visto che sono disposte a distanze diverse rispetto alla Terra e quindi, se facessimo un ipotetico viaggio nello spazio e guardassimo queste stelle da un’altra angolazione, vedremmo una figura completamente diversa!

Inoltre la loro distanza implica che la luce che vediamo è partita migliaia di anni fa o addirittura milioni di anni fa come per la Galassia di Andromeda, quindi le galassie che vediamo adesso si riferiscono a ciò che esisteva nel cosmo quando sulla Terra non era ancora comparso l’Uomo. Osservare il cosmo è quindi un po’ come viaggiare nel passato….

Appendice

L’importanza di M31

Breve storia dall’antiche osservazioni di M31 sino alle prime fotografie del 1887, che ne rivelarono la sua vera natura da piccola nube a grande galassia a spirale. 

La galassia di Andromeda, essendo visibile anche ad occhio nudo come un batuffolo di luce di magnitudine integrata 4,8 era già stata osservata nell’antichità da astronomi persiani del x secolo e da astronomi olandesi che la disegnarono su alcune cartine delle costellazioni nel XVI secolo. La prima descrizione basata su una osservazione telescopica risale al 1612, da parte di Simon Marius, che la descrisse come “ la luce di una candela osservata attraverso un corno traslucido”. Stranamente la “nebulosa”, non fu più menzionata se non alla data della  sua riscoperta nel 1664 a seguito del passaggio di una cometa nei sui pressi. Addirittura si ipotizzo che fosse di luminosità variabile. Ovviamente non avevano ancora capito la vera natura della nebulosa, non esisteva una distinzione tra nebulose galattiche ed extragalattiche. Fu nel 1715, che il  famoso astronomo  Edmond Halley cerco di spiegare cosa potesse essere, aiutandosi anche con alcune osservazioni fatte su altre nebulose conosciute come la nebulosa di Orione. Ecco cosa scrisse: “ La macchia non è altro che la luce proveniente da una regione negli spazi eterei straordinariamente grande, dentro la quale è diffuso un mezzo che risplende della sua propria luce”. Nel 1764 fu inserita da Charles Messier nel suo famoso catalogo come il trentunesimo oggetto, ossia M31.  

Fu l’astronomo William Herschel che osservando un accenno di colorazione rossastra all’interno della nebulosa di Andromeda, cercò di calcolare la sua distanza, ricavando un valore di circa duemila volte quello di Sirio. Essendo il valore della distanza di Sirio di 8,6 anni luce, la stima era sbagliata per difetto di almeno 140 volte. Sino alla metà  del XIX i dettagli che si riuscivano a scorgere al telescopio della nebulosa erano molto pochi. Particolare curiosità destavano le due bande oscure rettilinee situate sull’asse maggiore osservabili con i più grandi telescopi dell’epoca. 

Fu l’apparizione di una stella nova nel 1885 nei pressi del centro della nebulosa che rafforzava l’ipotesi  che la nebulosa fosse formata da stelle e si trovasse all’esterno della Via Lattea.

Ma solo con il migliorare delle tecniche fotografiche che presero il posto sulle osservazioni visuali che si riuscì a capire la vera natura della nebulosa. Una delle prime fotografia, giunta sino ai nostri tempi fu ripresa da Isaac Roberts con un riflettore di 51cm. La lastra fu esposta per quattro ore nella notte del 29 dicembre del 1888 raggiugendo una magnitudine limite di  circa 17.

Erano perfettamente visibili numerose immagini stellari nei suoi bracci più esterni e la presenza della struttura a spirale.

Ci volle ancora qualche anno prima che crollassero i vecchi pregiudizi che interpretavano la nebulosa come la zona di formazione di un nuovo sistema solare e il luminoso nucleo, la stella in fase di condensazione. Le scoperte successive permisero di posizionare M31 ad una distanza di 500.000 anni luce da noi, facendo nascere la teoria dei cosiddetti “universi-isola”, dove le nebulosi a spirale sono simili alla nostra Via Lattea e indipendenti tra loro. Fu grazie agli studi di Edwin Hubble che nel 1925 si dimostrò inequivocabilmente che M31 è una galassia indipendente situata a notevole distanza dalla nostra.