Verso un’analisi accurata dell’interazione tra polveri interstellari e radiazione: “Interstellar dust as a dynamic environment” di G. La Mura (INAF-OA Cagliari)
Le polveri micrometriche, sia nel mezzo interstellare diffuso che nelle nebulose, interagiscono con la luce dando vita a molti importanti fenomeni. Un’interazione, questa, che dipende anche dalla forma e dalla microfisica dei grani di polvere.
Una galassia come la nostra ospita non solo stelle, pianeti e oggetti compatti, ma anche polveri e gas organizzati sia in un mezzo diffuso ed a bassissima densità che in nebulose. Si stima, ad esempio, che nella Via Lattea il mezzo interstellare contenga alcuni miliardi di masse solari di gas e alcune decine di milioni di masse solari di polveri. Nonostante le polveri siano quindi presenti in quantità molto minore rispetto al gas, esse rivestono un ruolo primario in diversi processi chimico-fisici che avvengono nelle galassie, e sono i principali responsabili dell’interazione con la radiazione ottica e ultravioletta emessa dagli oggetti astronomici.
Quando si parla delle polveri del mezzo interstellare, ci si riferisce principalmente a grani e piccoli aggregati di dimensioni nanometriche (1 nm = un miliardesimo di metro), composti da silicati, materiale carbonaceo, elementi refrattari e ghiacci. La loro presenza è rivelata soprattutto attraverso l’interazione con la radiazione proveniente dagli oggetti astronomici, che può essere assorbita e diffusa, un effetto combinato che gli astronomi descrivono con il termine “estinzione“. Sebbene l’estinzione sia spesso descritta semplificando il più possibile le proprietà delle polveri del mezzo interstellare, è ormai chiaro che effetti dovuti alla geometria e alla microfisica degli aggregati di polvere possono avere conseguenze significative. Ad esempio, grani dalla forma non simmetrica possono subire una pressione di radiazione anisotropa, che può indurne la rotazione e, col tempo, perfino la rottura degli aggregati.
È quindi fondamentale introdurre una descrizione dettagliata delle proprietà dei grani di polvere per comprendere a fondo la loro interazione con la radiazione proveniente dagli oggetti astronomici. Questo è l’obiettivo dello studio “Interstellar Dust as a Dynamic Environment“, guidato dall’astrofisico G. La Mura dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari. I ricercatori hanno descritto i grani di polvere utilizzando un approccio matematico specifico chiamato Transition Matrix Formalism, dimostrando che l’interazione con la radiazione, in particolare a lunghezze d’onda corte (radiazione UV), dipende fortemente dalla struttura superficiale dei grani su scale spaziali molto piccole, e dall’eventuale stratificazione di materiale e ghiacci. I primi risultati dello studio si basano su modelli semplificati, facilmente gestibili anche tramite elaboratori di tipo commerciale, pertanto il gruppo di ricerca continuerà ad approfondire l’analisi con modelli più realistici, che possono essere adeguatamente trattati in centri di calcolo scientifico.
Allo studio partecipa anche l’astrofisico C. Cecchi-Pestellini dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra il modello di aggregato di polvere analizzato in questo studio, composto da due grani interni di raggio pari a 68 nm, sui quali si sono depositati 40 grani più piccoli, rappresentati da sfere con raggio di 34 nm.
Mario Giuseppe Guarcello
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