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Cataloghi stellari: da dove arrivano le stelle del cielo 3D

Un catalogo stellare è una tabella ordinata di stelle con dati misurati: posizione, luminosità, colore e distanza. Il cielo 3D di Astronativa si basa sui dati delle missioni spaziali ESA Hipparcos e Gaia, che misurano le stelle da sopra l'atmosfera. Il risultato è molto accurato, ma non completo, e le distanze delle stelle lontane hanno incertezze maggiori.

Che cos'è un catalogo stellare?

Un catalogo stellare è un elenco ordinato di stelle. Ogni riga è una stella e le colonne contengono grandezze misurate: dove si trova nel cielo, quanto è luminosa, di che colore è e quanto è lontana. I cataloghi esistono fin dall'antichità, e i primi furono compilati a occhio. Quelli moderni si basano su strumenti di precisione e contengono da migliaia a miliardi di oggetti.

Quando vedi una stella al posto giusto in un cielo 3D, dietro c'è una voce di catalogo. La mappa non è disegnata a mano libera: è costruita a partire da dati scientifici pubblicati. Lo stesso cielo è diviso dalla IAU (Unione Astronomica Internazionale) in 88 costellazioni ufficiali, di cui puoi leggere in 88 costellazioni.

Le missioni Hipparcos e Gaia

Da terra l'atmosfera sfoca e sposta le immagini delle stelle. Per questo l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) manda telescopi nello spazio a misurare le posizioni stellari dall'alto.

Hipparcos (acronimo di High Precision Parallax Collecting Satellite, nome scelto per richiamare l'antico astronomo greco Ipparco) è stata una missione ESA lanciata nel 1989 e operativa fino al 1993. Il suo catalogo è uscito nel 1997 e contiene circa 118.000 stelle misurate con una precisione senza precedenti per l'epoca. Il catalogo gemello Tycho copre oltre un milione di stelle con precisione minore.

Gaia è la sua erede. Lanciata a dicembre 2013, opera vicino al punto L2 Sole–Terra, a circa 1,5 milioni di chilometri da noi. Gaia ha scandagliato il cielo più volte, misurando posizioni, moti e distanze. La sua terza release di dati (Gaia DR3, 2022) contiene circa 1,8 miliardi di oggetti, con parallassi (la base per le distanze) e moti propri per circa 1,5 miliardi di essi. La missione ha terminato le osservazioni nel 2025, mentre l'elaborazione dei dati e nuove release proseguono.

I cataloghi più vecchi non sono superati. Gaia è stata progettata soprattutto per stelle deboli e di luminosità media, mentre le più brillanti sono più difficili per i suoi rivelatori. Per queste si usano spesso ancora dati precedenti come quelli di Hipparcos.

Luminosità, colore e distanza in 3D

Tre tipi di dati trasformano una mappa piatta in un volume.

Distanza. Si misura con la parallasse, il minuscolo spostamento apparente di una stella vicina rispetto alle stelle lontane di sfondo mentre la Terra orbita attorno al Sole. Più piccolo è lo spostamento, più la stella è lontana. Gaia misura questi angoli con precisione straordinaria, perciò le stelle vicine hanno distanze affidabili. Per le stelle molto lontane la parallasse è così piccola che la distanza è meno certa e viene stimata con metodi aggiuntivi.

Luminosità. I cataloghi la riportano come magnitudine (un numero più piccolo indica una stella più brillante). La luminosità apparente dipende anche dalla distanza: una stella debole ma vicina può sembrare più brillante di una potente ma lontana. Una volta nota la distanza, si può calcolare la vera luminosità intrinseca. Esempi brillanti sono Sirio e Betelgeuse.

Colore. Gaia misura la luce in diverse bande di colore. Il colore è legato alla temperatura superficiale: le stelle più calde appaiono bluastre, quelle più fredde arancioni e rossastre. Così un cielo 3D può dare alle stelle una tinta realistica.

Dove i dati esistono, un cielo 3D può collocare ogni stella correttamente sia in direzione sia in profondità. Resta però importante essere onesti: nessun catalogo è completo all'infinito. Molte stelle molto deboli, oscurate dalla polvere o molto lontane mancano o hanno stime approssimative. Per questo la Via Lattea è ben mappata nelle vicinanze e più approssimativa lontano.

Perché le stelle si muovono appena nell'arco di una vita

Le stelle non sono ferme. Ognuna ha un moto proprio, ma le distanze sono così immense che lo spostamento apparente è minuscolo. La Stella di Barnard, una delle stelle con il moto più rapido nel cielo, si sposta di circa 10 secondi d'arco all'anno. In 100 anni sono circa 17 primi d'arco, meno del diametro apparente della Luna. Per la maggior parte delle stelle lo spostamento è centinaia di volte più piccolo.

È per questo che i contorni delle costellazioni appaiono uguali per tutta una vita e per molte generazioni. Cambiamenti evidenti si accumulano solo in decine di migliaia di anni.

Per un modello accurato del cielo in una data precisa si tiene conto di un altro effetto: la direzione dell'asse terrestre cambia lentamente, descrivendo un cono, un fenomeno detto precessione, perciò le coordinate sono riferite a una determinata epoca. Cataloghi come Gaia forniscono le posizioni in un momento di riferimento, e il software le calcola per la data scelta. Per l'accuratezza complessiva dei calcoli, vedi efemeridi e accuratezza.

Cosa possiamo e non possiamo affermare

Possiamo dire che posizioni e luminosità delle stelle nel cielo 3D provengono da cataloghi scientifici pubblicati e sono accurate entro i limiti di quelle misurazioni. Non possiamo promettere che ogni stella sia mostrata o che ogni distanza sia ugualmente certa. Il cielo sullo schermo è il miglior modello disponibile, non l'ultima parola della scienza: i dati continuano a essere affinati a ogni nuova release di catalogo.

Le posizioni in Astronativa sono astronomicamente esatte. L'interpretazione serve a ispirare. · Glossario · Termini · Privacy · Ringraziamenti