Fatti
La Nebulosa del Rettangolo Rosso è un’affascinante nebulosa protoplanetaria situata a circa 2.300 anni luce nella costellazione del Monoceros. Essa presenta un raggio di 0,14 anni luce e si distingue per la sua forma insolitamente simmetrica, che ha affascinato gli astronomi per decenni. Questa nebulosa è stata nominata Rettangolo Rosso per il suo profilo rettangolare e il suo colore rosso. È contrassegnata anche come HD 44179, nome associato al suo sistema stellare centrale. La stella binaria situata nel cuore della nebulosa ha una magnitudine apparente di 9.02, rendendola visibile anche attraverso piccoli telescopi. La Nebulosa del Rettangolo Rosso costituisce un esempio atipico di nebulosa protoplanetaria, rappresentando una fase breve dell’evoluzione di una stella di massa intermedia, che si colloca tra la fase finale della ramificazione asintotica (AGB) e quella della nebulosa planetaria. Questa fase dura al massimo qualche migliaio di anni.
La stella HD 44179 è circondata da una struttura straordinaria conosciuta come il Rettangolo Rosso. Ha guadagnato questo appellativo a causa della sua forma e del colore apparente osservato nelle prime immagini riprese dalla Terra. Questa nuova immagine dettagliata del telescopio Hubble rivela che, vista dallo spazio, la nebulosa, piuttosto che avere una forma rettangolare, si presenta come una X con complesse strutture di linee di gas luminescenti, simili ai pioli di una scala. Il Canale ad Alta Risoluzione della NASA/ESA tramite la Camera Avanzata per i Sondaggi ha catturato questa visione di HD 44179 e della nebulosa circostante, fornendo il miglior dettaglio mai registrato. La luce rossa emessa dall’idrogeno luminescente è stata catturata attraverso il filtro F658N e colorata di rosso. La luce arancio-rossa su un intervallo più ampio di lunghezze d’onda è stata filtrata tramite F625W e colorata di blu. Crediti Immagine: ESA/Hubble e NASA (PD) Le nebulose protoplanetarie si formano quando una stella di massa intermedia abbandona la parte apicale della AGB e la sua estesa bolla circumstellare (espulsa durante la fase AGB) si stacca dalla fotosfera stellare. Una volta che la stella centrale diventa sufficientemente calda da ionizzare fotoelettronicamente il materiale espulso, inizia la fase della nebulosa planetaria. Altre nebulose protoplanetarie includono la Nebulosa Boomerang nella costellazione del Centaurus, la Nebulosa Calabash in Puppis, la Nebulosa Twin Jet (la Farfalla di Minkowski) in Ofiuco, la Nebulosa Frosty Leo in Leone, la Nebulosa Uovo e la Nebulosa Impronta (M1-92) nel Cigno, la Nebulosa Water Lily in Ara, la Nebulosa Cotton Candy in Scorpione e la Nebulosa Westbrook in Auriga. La Nebulosa del Rettangolo Rosso è una nebulosa bipolare altamente simmetrica con punte diagonali a forma di X che risaltano alle lunghezze d’onda rosse. Le lunghe punte e il luminoso outflow bipolare hanno origine in profondità all’interno delle cavità di espulsione: le distinte “rung” – linee di gas luminescente – indicano diversi episodi di perdita di massa con una maggiore velocità di espulsione. L’origine della simmetria assiale della nebulosa rimane un mistero. Gli astronomi propongono che possa essere dovuta agli shock creati dall’interazione dei venti stellari delle due stelle al centro della nebulosa.
La Nebulosa del Rettangolo Rosso. Un eccellente esempio di nebulosa bipolare e nebulosa protoplanetaria/planetaria. Crediti Immagine: JPL/NASA (PD) La forma simile a una X è atipica in una nebulosa protoplanetaria o planetaria, così come è bassa la velocità del gas in uscita. I meccanismi che hanno prodotto questi elementi probabilmente hanno un’origine diversa rispetto a quelli osservati nella maggior parte delle nebulose protoplanetarie. Immagini ad alta risoluzione catturate con il Telescopio Spaziale Hubble nel 1999 hanno rivelato che la forma rettangolare della nebulosa è un’illusione ottica. La nebulosa è realmente composta da pioli circolari su una coppia di lobi che sembrano a forma di X se osservati di lato. Nel 1981, un team guidato dall’astronomo olandese Vincent Icke dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi ha dimostrato che gli outflow a forma di cono – similari a quelli visibili nell’immagine HST quasi due decenni dopo – potrebbero essere prodotti da shock che colpiscono un denso toro polveroso. Gli shock sono stati generati dopo un’espulsione gassosa sferica da parte di una stella centrale. L’oggetto centrale del Rettangolo Rosso è HD 44179, una stella binaria spettrale a singola linea composta da un componente primario post-AGB e una compagna della sequenza principale. Il sistema binario è occultato dalla vista da un spesso disco circumbinario. Il disco ha raggi interni ed esterni di 14 e 43.000 unità astronomiche, e uno spessore di 90 AU. Il compatto toro polveroso ha una massa stimata di 1,2 masse solari. Mentre il flusso di particelle delle due stelle interagisce con il disco di polvere, esso genera la forma a X riconoscibile della nebulosa. Il disco si è formato mentre il sistema binario si evolveva. Con l’espansione del componente primario in una gigante, la compagna ha cominciato ad accrescere il suo materiale, generando il toro polveroso. Con la continua perdita di massa della stella principale, il materiale viene canalizzato sopra e sotto il toro, producendo il doppio cono. La perdita di massa nel componente primario non è continua, ma avviene in episodi ogni qualche centinaio di anni. Queste esplosioni episodiche sono responsabili della creazione della struttura a piolo della nebulosa.
Questa immagine intrigante delle straordinarie strutture simili a scale che circondano una stella centrale rivela nuovi dettagli sorprendenti di una delle nebulose più insolite conosciute nella nostra Via Lattea. Catalogata come HD 44179, questa nebulosa è più comunemente conosciuta come “Rettangolo Rosso” a causa della sua forma e colore unici come visti con i telescopi a terra. Questa immagine del Telescopio Spaziale Hubble rivela una ricchezza di nuove caratteristiche nel Rettangolo Rosso che non possono essere osservate con telescopi terrestri attraverso l’atmosfera turbolenta della Terra. Le immagini nitide del Hubble mostrano che il Rettangolo Rosso non è realmente rettangolare, ma possiede una struttura complessiva a forma di X, che deriva dagli outflow di gas e polvere dalla stella al centro. Gli outflow vengono espulsi dalla stella in due direzioni opposte, creando la sua forma peculiare. Notevoli sono anche caratteristiche rette che appaiono simili ai pioli di una scala, rendendo il Rettangolo Rosso simile a una ragnatela, una forma unica rispetto a qualsiasi altra nebulosa conosciuta. La stella al centro del Rettangolo Rosso è una stella che ha iniziato la sua vita come un stella simile al nostro Sole. Ora sta per concludere il suo ciclo vitale ed è in procinto di espellere i suoi strati esterni per generare la nebulosa visibile. Crediti Immagine: NASA, ESA, Hans Van Winckel (Università Cattolica di Leuven, Belgio) e Martin Cohen (Università della California, Berkeley) (PD) La stella primaria in invecchiamento ha iniziato a liberare i suoi strati esterni circa 14.000 anni fa quando si avvicinava alla fine della sua vita. Nel giro di qualche migliaio di anni, diventerà più calda e più piccola. Con l’inizio del rilascio di radiazione ultravioletta brillante nella nebulosa circostante, avrà fine la fase protoplanetaria e si formerà una nebulosa planetaria. Il componente primario del sistema stellare centrale ha una massa di 0,57 masse solari. Con una temperatura efficace di 7.750 K, è 6.000 volte più luminoso del Sole. I parametri stellari sono stati ottenuti in uno studio condotto da A.B. Men’shchikov dell’Istituto Max Planck per l’Astronomia Radio in Germania. Gli autori dello studio hanno identificato la compagna come una nana bianca di elio con una massa di circa 0,35 masse solari e una luminosità di circa 100 soli. Sulla base delle loro scoperte, la calda stella nana bianca ha una temperatura superficiale stimata di 60.000 K e ionizza le cavità di flusso bipolare all’interno del toro polveroso, creando una regione H II in miniatura visibile a lunghezze d’onda radio. Gli astronomi hanno proposto che i due componenti del sistema binario stretto avessero inizialmente masse di 2,3 e 1,9 masse solari e fossero separati da circa 130 raggi solari. La nebulosa è stata prodotta quando una bolla comune è stata espulsa a causa del trabocco del lobo di Roche della stella primaria. Tuttavia, un rapporto pubblicato nell’Astrophysical Journal nel 2009 ha identificato la compagna come una stella di sequenza principale, non come una nana bianca, sulla base di una massa stimata di 0,94 masse solari. Gli autori hanno trovato un periodo orbitale di 318 giorni per il sistema binario. La Nebulosa del Rettangolo Rosso è particolarmente ricca di molecole organiche conosciute come idrocarburi aromatici policiclici (PAH). Questi macromolecole a base di carbonio si trovano principalmente nella parte a forma di X della nebulosa. Le regioni equatoriali della nebulosa contengono molecole contenenti ossigeno e granuli di polvere ricchi di silice. Gli idrocarburi aromatici policiclici sono responsabili del bagliore rosso della nebulosa. L’Emissione Rossa Estesa (ERE) nella Nebulosa del Rettangolo è stata scoperta nel 1975, ma è rimasta un mistero fino al 2007, quando un team di scienziati ha dimostrato che è prodotta da insoliti grappoli di PAH. Questi grappoli sono carichi eppure stabili abbastanza da sopravvivere alle dure condizioni interstellari e alla intensa luce ultravioletta che altrimenti li distruggerebbe.
Nebulosa del Rettangolo Rosso, crediti immagine: NASA/ESA (il Telescopio Spaziale Hubble); elaborazione: Judy Schmidt (CC BY 2.0)
Fatti
La Nebulosa del Rettangolo Rosso è stata scoperta nel 1973 durante il sondaggio HI STAR, un’indagine del cielo nell’infrarosso condotta dai Cambridge Research Laboratories dell’Air Force (AFCRL). Il sondaggio AFCRL ha coperto gran parte del cielo con diversi voli di razzi di un piccolo telescopio raffreddato criogenicamente all’inizio degli anni ’70. Le rilevazioni delle fonti da tutti i voli sono state inserite nel catalogo AFGL (Laboratorio di Geofisica dell’Air Force) nel 1976 e successivamente nel catalogo RAFGL (Laboratorio Geofisico dell’Air Force Revisionato) nel 1983. La Nebulosa del Rettangolo Rosso è stata catalogata come RAFGL 915. Il nome Rettangolo Rosso è stato attribuito alla nebulosa dagli astronomi americani Martin Cohen e Mike Merril nel 1973, sulla base dell’aspetto della nebulosa su vecchie lastre fotografiche. Il sistema binario al centro del Rettangolo Rosso è stato scoperto dall’astronomo americano Robert Grant Aitken nel 1915. Il cacciatore di stelle doppie ha risolto HD 44179 in due componenti separate da 0,3 secondi d’arco. Il sistema stellare era incluso nel Catalogo delle Stelle Doppie di Aitken (ADS) come ADS 4954 AB. Il catalogo di Aitken è stato pubblicato nel 1932 sotto il titolo “Nuovo catalogo generale di stelle doppie entro 120° dal Polo Nord”. Tentativi di osservare il sistema binario nel 1948 e nel 1975 sono stati infruttuosi, sia perché la separazione tra i due componenti era inferiore a 0,1’’ sia perché una delle stelle era stata oscurata da nubi di polvere. I componenti sono quasi egualmente luminosi e sono stati osservati variare in luminosità da 0 a 0,5 magnitudini, probabilmente perché parte della loro luce è stata assorbita dalla polvere circostante. Nel 1981, osservazioni con l’interferometro speckle dell’Imperial College of Science and Technology e il telescopio anglo-australiano hanno prodotto una separazione di 0,29 ± 0,02 secondi d’arco tra i componenti. La Nebulosa del Rettangolo Rosso è stata la prima nebulosa associata a una stella evoluta in cui è stata identificata la presenza di un disco equatoriale in rotazione. Gli astronomi hanno confermato la presenza di tali dischi in poche nebulose protoplanetarie e hanno osservato solo espansione in esse, non rotazione. Uno studio del 2005 ha confermato che il gas molecolare nella nebulosa forma un disco perpendicolare all’asse di simmetria e che il disco è in rotazione. Il disco assorbe la luce delle stelle centrali ed è praticamente invisibile nelle immagini ottiche. Gli autori dello studio hanno presentato mappe accurate del disco di gas basate su osservazioni con l’interferometro Plateau de Bure nelle Alpi francesi. Nel 2013, osservazioni con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) nel Deserto di Atacama in Cile hanno confermato che il disco equatoriale è in rotazione e hanno rilevato un flusso a bassa velocità nella regione tra il disco e la nebulosa compatta a forma di X. Il flusso ha una velocità di 10 km s-1. L’espansione del componente è più densa verso il centro e la temperatura del gas è costante a 200 K. La Nebulosa del Rettangolo Rosso non deve essere confusa con la Nebulosa del Quadrato Rosso, una nebulosa a forma quadrata situata nella costellazione del Serpente. Come il Rettangolo Rosso, il Quadrato Rosso presenta una forma distintiva ed è uno degli oggetti celesti più simmetrici mai scoperti, a una distanza di circa 5.000 anni luce.
Ubicazione
La Nebulosa del Rettangolo Rosso si trova nella debole costellazione del Monoceros, l’Unicorno. Le stelle del Monoceros possono essere difficili da discernere nelle aree inquinate da luce. Tuttavia, la maggior parte della costellazione si trova all’interno del Triangolo Invernale, un brillante e ampio asterismo formato da Betelgeuse nella costellazione di Orione, Sirio nel Cane Maggiore e Procyon nel Cane Minore. È possibile individuare il Rettangolo Rosso utilizzando Sirio e le brillanti stelle di Orione. Esso appare a circa un quarto della strada da Sirio a Bellatrix, lungo la linea immaginaria estesa da Rigel a Saiph. Forma un triangolo con le stelle debolmente visibili Beta e Gamma Monocerotis. La nebulosa di riflessione NGC 2170 (la Nebulosa dell’Angelo) appare nella stessa regione, a nord-ovest del Rettangolo Rosso.
La posizione della Nebulosa del Rettangolo Rosso, immagine: Stellarium La Nebulosa del Rettangolo Rosso è un obiettivo difficile per gli astronomi amatoriali. La nebulosità è difficile da osservare a causa della luminosità della stella binaria centrale. Tuttavia, la nebulosa può essere scovata in grandi telescopi amatoriali, e il suo miglior aspetto si ha con l’uso di filtri. Il periodo migliore dell’anno per osservare il Rettangolo Rosso e altri oggetti del cielo profondo nel Monoceros è il mese di febbraio, quando la costellazione si trova più in alto sull’orizzonte nella prima serata. A una declinazione di -10° 38’, la nebulosa è visibile praticamente da qualsiasi luogo abitato sulla Terra per almeno parte dell’anno. Nebulosa del Rettangolo Rosso