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Il mezzo interstellare

Il mezzo interstellare è la materia (gas e polvere) molto poco densa che si trova negli enormi spazi tra le galassie. E' il serbatoio che fornisce la materia prima che serve a formare stelle e galassie. La densità media è di circa un atomo per centimetro cubico. Il gas si trova soprattutto nella forma di idrogeno atomico o molecolare, o idrogeno ionizzato. I grani di polvere hanno la dimensione di una frazione di micron (un milionesimo di metro), una forma irregolare e sono costituiti soprattutto da carbonio e silicati. La polvere interstellare riduce l'intensità delle radiazioni provenienti dallo spazio (estinzione interstellare), soprattutto ad opera delle particelle più piccole, specie se la loro dimensione è confrontabile con la lunghezza d'onda della luce da assorbire. La luce che passa attraverso essa viene indebolita perché la componente in lunghezza d'onda corrispondente al colore azzurro viene diffusa dai grani e passa soltanto quella di colore rosso (arrossamento interstellare): le osservazioni astronomiche devono pertanto essere corrette di un fattore che tiene conto di questo arrossamento. Il fenomeno è analogo a ciò che si verifica con l'atmosfera terrestre, che lascia passare soprattutto la radiazione solare di colore rosso (come si può osservare all'alba e al tramonto, quando l'effetto è maggiore), e diffonde quella azzurra, di cui è colorato il cielo.
Osservando i corpi celesti luminosi lontani, come le quasar, si può investigare la struttura del mezzo intergalattico interposto tra le quasar e la Terra studiando come esso assorbe la luce che lo attraversa. In particolare, si può studiare la struttura dell'Universo ad epoche intermedie tra quella in cui si formarono le galassie e quella attuale. A causa dell'espansione dell'Universo ogni struttura gassosa del mezzo intergalattico si allontana da noi tanto più velocemente quanto più è distante. Poiché l'allontanamento produce uno spostamento della lunghezza d'onda differente per ogni velocità (effetto Doppler), quindi per ogni distanza, dall'intensità dell'assorbimento della luce si può costruire una mappa della densità nel mezzo intergalattico lungo la linea di osservazione di ogni quasar. L'assorbimento dell'elio ionizzato (cioè privato di un elettrone) permette di scoprire la materia nelle regioni meno dense.
Il mezzo interstellare contiene le nubi molecolari, regioni molto dense all'interno delle quali si formano le stelle; queste ultime contribuiscono continuamente ad arricchire di materia il mezzo interstellare, soprattutto quando esplodono come supernovae.
Per quanto riguarda la nostra galassia, circa il 90 % di tutta la massa è sotto forma di stelle, mentre il restante 10 % si presenta come materia diffusa, costituita da gas e polveri (1 %). Queste ultime sono formate da particelle solide di grafite, silicati, ghiaccio, ecc., di dimensioni dell'ordine del milionesimo di metro. Anche intorno alla Terra gravita polvere interplanetaria, formata essenzialmente da micrometeoriti alimentati dal passaggio di comete oppure dalla collisione di asteroidi. Oltre che con la raccolta diretta, essa viene studiata anche con tecniche di telerilevamento, osservando la luce solare diffusa dai grani di polvere o l'emissione termica nell'infrarosso. La raccolta diretta dei grani, oltre che a bordo di sonde stratosferiche, può essere effettuata anche sulla superficie terrestre, in particolare sulle calotte polari, dove essi si depositano senza essere contaminati da altri detritti.
Il mezzo interstellare è un vero e proprio laboratorio chimico cosmico. In esso sono state scoperte più di 160 molecole organiche, tra cui la glicina, uno degli aminoacidi più semplici, che in piccole quantità compone la maggior parte delle proteine. Tra le altre molecole individuate, le più note sono alcuni zuccheri e l'etanolo. I grani di polvere di pochi micron del mezzo interstellare svolgono un ruolo fondamentale per lo sviluppo delle reazioni chimiche, funzionando da catalizzatori. Gli atomi e le molecole si 'incollano' sulle loro freddi superfici e reagiscono tra loro per formare idrogeno molecolare e acqua, fino a che il grano viene ricoperto da una crosta di ghiaccio che contiene altri composti chimici. A questo punto gli atomi e le molecole reagiscono tra loro su questo strato di ghiaccio formando nuove e sempre più complesse molecole sotto l'azione della radiazione ultravioletta e degli elettroni dei raggi cosmici.

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