{"id":6554,"date":"2022-10-17T09:39:54","date_gmt":"2022-10-17T07:39:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/4803\/"},"modified":"2025-07-15T14:32:41","modified_gmt":"2025-07-15T12:32:41","slug":"studio-della-distribuzione-dellidrogeno-galattico-con-radiotelescopio-spider-300a","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/studio-della-distribuzione-dellidrogeno-galattico-con-radiotelescopio-spider-300a\/","title":{"rendered":"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: center;\"><strong>Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">A cura di<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">Sandri Mario (1,2), Antonacci Simone (2), Bellotti Tommaso (2), Bonadiman Simone (2), Cavallari Silvia (2), Goldoni Michele (2), Poletti Francesco (2), Soussane Marwa (2), Tavonatti Carlotta (2), Zanella Francesco (2), Zanella Giovanni (2)<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">(1) IARA, Astronomia Valli del Noce, SdR RadioAstronomia UAI, IMO<br \/>\nmario.sandri@gmail.com, www.astronomiavallidelnoce.it<br \/>\n(2) Liceo \u201cBertrand Russell\u201d Cles (TN)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>1. Introduzione<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">La nostra galassia \u00e8 una spirale di tipo SBbc di dimensioni e massa medie. Essa \u00e8 visibile solo in parte, dato che ci troviamo al suo interno; il piano del disco e le migliaia di stelle che contiene ci appaiono come una striscia bianca lattiginosa sulla volta celeste, detta Via Lattea. La Galassia \u00e8 composta da un nucleo centrale, da un bulge, da un disco e dall&#8217;alone. In particolare, il disco contiene i bracci a spirale. La natura spirale della Via Lattea venne confermata attraverso lo studio della distribuzione delle regioni HII, costituite principalmente da nebulose brillanti di idrogeno ionizzato (HII) che si formano proprio all\u2019interno dei bracci a spirale. I bracci a spirale sono regioni di formazione attiva di nuove stelle, dominate da stelle giovani, polvere e gas.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00c8 possibile ricavare la curva di rotazione della Via Lattea, di mappare la struttura a spirale della Galassia stessa, di determinare la massa integrale, cio\u00e8 la massa contenuta in gusci concentrici, in particolare in corrispondenza del Sole e di descrivere la cinematica della Via Lattea per mezzo delle costanti di Oort attraverso lo studio della concentrazione di idrogeno galattico, elemento pi\u00f9 abbondante presente nell\u2019universo e dislocato sui bracci delle galassie a spirale.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">L\u2019universo \u00e8 composto in minima parte da pianeti e corpi celesti, la maggior parte della galassia \u00e8 composta da gas (molecole, atomi, ioni) che forma la materia interstellare. Tra i vari elementi presenti nello spazio il pi\u00f9 comune \u00e8 l\u2019idrogeno atomico HI. L\u2019idrogeno atomico \u00e8 l\u2019atomo pi\u00f9 semplice: \u00e8 formato solo da un protone e da un elettrone. Lo stato fondamentale dell\u2019atomo di idrogeno consiste in due livelli che corrispondono alle configurazioni con spin dell\u2019elettrone e del protone paralleli e antiparalleli. La differenza di energia fra i due livelli corrisponde all\u2019emissione di un fotone di frequenza 1420 MHz o lunghezza d\u2019onda pari a 21 cm. La maggior intensit\u00e0 del segnale si rileva sul piano galattico in quanto la concentrazione di idrogeno \u00e8 maggiore. I corpi che compongono la Via Lattea non sono fermi: essi ruotano intorno al centro galattico. Tutti gli oggetti osservati dalla Terra sono dunque in movimento rispetto ad essa, che a sua volta si sta muovendo. In conseguenza di ci\u00f2, anche l&#8217;onda emessa dall&#8217;idrogeno viene shiftata: la frequenza osservata \u00e8 diversa da quella realmente emessa dalla sorgente. I radioastronomi usano l&#8217;effetto Doppler per calcolare la velocit\u00e0 con la quale si muovono gli oggetti celesti rispetto alla Terra.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>2. Il radiotelescopio e l\u2019acquisizione dei dati<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Lo strumento utilizzato per questo studio \u00e8 il radiotelescopio SPIDER 300A progettato da PrimaLuceLab e permette a scuole, universit\u00e0, musei scientifici e altri istituti didattici di effettuare ricerche radioastronomiche. Progettato con le stesse funzionalit\u00e0 di un grande radiotelescopio professionale, SPIDER 300A \u00e8 uno strumento completo, affidabile e facile da usare. Ha una parabola di 3 metri di diametro, la quale assicura un elevato guadagno, ed \u00e8 accompagnato da una montatura altazimutale impermeabile ad elevata capacit\u00e0 di carico che consente elevate precisioni di spostamento. Possiede un ricevitore progettato a ricevere la frequenza di 1420 MHz con 50 MHz di banda istantanea. Il tutto viene comandato in remoto dal software RadioUniversePRO che controlla il radiotelescopio e registra i segnali.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Questo video time-lapse mostra il radiotelescopio SPIDER 300A durante la cattura dei dati utilizzato per questo studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico:<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><iframe loading=\"lazy\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/sYL2GNdcPwk?rel=0\" width=\"1000\" height=\"563\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\" data-mce-fragment=\"1\"><span data-mce-type=\"bookmark\" style=\"display: inline-block; width: 0px; overflow: hidden; line-height: 0;\" class=\"mce_SELRES_start\">\ufeff<\/span><\/iframe><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">L\u2019acquisizione dei dati \u00e8 stata fatta dallo staff di PrimaLuceLab utilizzando il radiotelescopio SPIDER 300A (installato presso il Centro Visite \u201cMarcello Ceccarelli\u201d dei radiotelescopi di Medicina &#8211; BO &#8211; vicino ai radiotelescopi professionali Croce del Nord e alla grande parabola da 32 metri di diametro) con l\u2019aggiunta del backend BKND-Pro (attualmente in fase di sviluppo) che consente di acquisire spetri ad alta risoluzione. Sono stati presi degli spettri dell\u2019idrogeno galattico di zone poste sul piano galattico con longitudini da 0\u00b0 a 210\u00b0 con intervalli di 2\u00b0 da uno spettro all\u2019altro. Il tempo di integrazione di ogni set era pari a 180 s. I dati sono stati registrati in formato testo restituendo ad ogni frequenza campionata (da 1419,25 a 1421,75 MHz con 4000 canali) la potenza del segnale in unit\u00e0 arbitrarie.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_4788\" aria-describedby=\"caption-attachment-4788\" style=\"width: 999px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4788\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image1.png\" alt=\"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A\" width=\"999\" height=\"765\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4788\" class=\"wp-caption-text\">Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A: uno degli spettri di emissione dell\u2019idrogeno galattico catturati con SPIDER 300A<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>3. Analisi degli spettri<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Per ogni set di dati sono stati ottenuti i parametri di posizione ed intensit\u00e0 dei vari picchi. Si pu\u00f2 notare in modo evidente l&#8217;effetto doppler, infatti il picco massimo del grafico, che indica la concentrazione dell\u2019idrogeno, non ha come ascissa lo 0, ma \u00e8 leggermente spostato a destra o a sinistra e ci\u00f2 indica un allontanamento o un avvicinamento della nube di gas. Tralasciando la procedura matematica che ha permesso di elaborare i dati, evidenziamo i risultati ottenuti. Procedendo in ordine sequenziale, inizialmente \u00e8 stata ottenuta la curva di rotazione della Galassia nel primo quadrante.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_4790\" aria-describedby=\"caption-attachment-4790\" style=\"width: 1000px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4790\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image2.png\" alt=\"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A\" width=\"1000\" height=\"766\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4790\" class=\"wp-caption-text\">Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A: Curva di rotazione della Galassia ottenuta dai dati sperimentali (punti neri). La linea blu rappresenta l\u2019interpolazione quadratica, mentre quella rossa un\u2019interpolazione polinomiale di ordine nove.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Il metodo utilizzato per determinare la curva di rotazione della Galassia ha dei limiti di utilizzo per longitudini inferiori a circa 10\u00b0, in quanto l\u2019effetto doppler non \u00e8 particolarmente apprezzabile. Inoltre, tale metodo per la stima della velocit\u00e0 non \u00e8 utilizzabile per longitudini comprese tra 90\u00b0 e 270\u00b0, in quanto in tali direzioni non sussiste pi\u00f9 corrispondenza univoca fra velocit\u00e0 e distanza. I dati sono stati inoltre confrontati con la curva di rotazione di Clemens, che \u00e8 stata derivata dall&#8217;indagine sullo studio della riga CO sul piano galattico. Tale curva \u00e8 approssimata da un polinomio di settimo grado i cui parametri ottenuti sono visibili in tabella.<\/p>\n<table align=\"center\">\n<tbody>\n<tr>\n<td width=\"83\"><strong>Parametro<\/strong><\/td>\n<td width=\"161\"><strong>Valore<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A0<\/td>\n<td width=\"161\">-1149 \u00b1 344<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A1<\/td>\n<td width=\"161\">2757 \u00b1 747<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A2<\/td>\n<td width=\"161\">-2579 \u00b1 637<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A3<\/td>\n<td width=\"161\">1226 \u00b1 280<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A4<\/td>\n<td width=\"161\">-318 \u00b1 69<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A5<\/td>\n<td width=\"161\">46 \u00b1 9<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A6<\/td>\n<td width=\"161\">-3,5 \u00b1 0,7<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td width=\"83\">A7<\/td>\n<td width=\"161\">\n<p style=\"text-align: center;\">0,11 \u00b1 0,02<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<div class=\"mceTemp\"><\/div>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dopo aver ottenuto la curva di rotazione della galassia \u00e8 stata disegnata la mappa radio della Via Lattea nella riga 21 cm dell\u2019idrogeno.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_4792\" aria-describedby=\"caption-attachment-4792\" style=\"width: 700px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4792\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image3.png\" alt=\"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A\" width=\"700\" height=\"1007\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4792\" class=\"wp-caption-text\">Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A: Struttura della Galassia ottenuta dai dati sperimentali.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dal grafico della distribuzione dell\u2019idrogeno ottenuta dai dati sperimentali si evince come quest\u2019ultimo non sia distribuito uniformemente, ma appaia concentrato in strutture filamentari. Queste ultime sono considerate una forte evidenza di struttura a spirale. Tale immagine, in particolare, sembrerebbe rileva una struttura spiraleggiante evidenziando cinque bracci a spirale, dei quali due ben formati gli non cos\u00ec marcati.\u00a0Sovrapponendo idealmente l\u2019immagine ottenuta con una rappresentante la struttura a spirale della Galassia, si pu\u00f2 intuire come i tre bracci a spirale evidenziati siano, dall\u2019alto a destra verso il basso a sinistra, quello del Regolo-Cigno, di Perseo, di Orione, della Carena-Sagittario e della Croce-Scudo.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_4794\" aria-describedby=\"caption-attachment-4794\" style=\"width: 700px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4794\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image4.png\" alt=\"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A\" width=\"700\" height=\"1284\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4794\" class=\"wp-caption-text\">Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A: Ricostruzione dei bracci a spirale: Regolo-Cigno (verde), Perse (giallo)o, Orione (rosso), Carena-Sagittario (azzurro) e Croce-Scudo (fucsia).<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">In corrispondenza della posizione del Sole si trovano molti punti sperimentali per il fatto che si trova circondato da bracci a spirale e dunque la presenza di idrogeno in tale zona \u00e8 alquanto abbondante. L\u2019intensit\u00e0 e la dimensione dei vari punti indica l\u2019intensit\u00e0 del segnale che \u00e8 indicazione della concentrazione di idrogeno. Come era prevedibile, le zone intorno alla posizione del Sole hanno una intensit\u00e0 maggiore paragonabile a quella delle nubi che si trovano pressoch\u00e9 alla stessa distanza dal centro galattico. Questo ultima caratteristica evidenzia come l\u2019intensit\u00e0 della concentrazione di idrogeno vada diminuendo in maniera uniforme in ogni direzione allontanandosi dal centro galattico.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dalla conoscenza della curva di rotazione \u00e8 stato possibile derivare la massa della Galassia entro un raggio R: questa viene comunemente chiamata massa integrale.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_4796\" aria-describedby=\"caption-attachment-4796\" style=\"width: 1000px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4796\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image5.png\" alt=\"Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A\" width=\"1000\" height=\"883\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4796\" class=\"wp-caption-text\">Studio della distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con radiotelescopio SPIDER 300A: Andamento della massa integrale in funzione della distanza dal centro galattico<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dai dati ottenuti si desume una massa per la galassia pari a 81.22 x 109 M\u2609. \u00c8 da sottolineare come questi dati non considerino il fatto che al centro della galassia si trova un buco nero supermassiccio, e dunque i valori risultano essere sottostimati. \u00c8 impossibile, senza questa ipotesi, non deducibile dai dati ottenuti, poter rilevare con esattezza la massa della galassia. Infine, sono state calcolate le costanti di Oort considerando solo i dati che rispettavano la condizione di identificare posizioni nelle vicinanze del Sole.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-4800 size-medium\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image6-300x172.png\" alt=\" width=\"300\" height=\"172\" \/><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Le costanti di Oort A e B misurano rispettivamente la deviazione dalla rotazione rigida e la vorticit\u00e0 locale, da cui si derivano la velocit\u00e0 angolare in corrispondenza del Sole e l\u2019andamento della rotazione differenziale.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-4798 size-medium\" src=\"https:\/\/www.primalucelab.it\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Study-of-the-galactic-hydrogen-distribution-with-SPIDER-300A-radio-telescope-image7-300x142.png\" alt=\" width=\"300\" height=\"142\" \/><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>4. Conclusioni<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Dai risultati ottenuti, confrontati con quelli attesi, emerge come siano in buon accordo. Infatti, come esposto in precedenza, la curva di rotazione della Galassia risulta confrontabile, entro i limiti gi\u00e0 esposti, con i valori storici. Anche la mappa della Galassia rispecchia le caratteristiche riconducibili ad altre campagne osservative, in particolare i dati storici acquisiti, ed evidenzia principalmente cinque strutture riconducibili ad altrettanti bracci a spirale. Rispetto ad alcune ricerche con strumenti amatoriali, si evidenzia come la maggiore sensibilit\u00e0 dello strumento abbai permesso di evidenziare una struttura molto pi\u00f9 complessa di quella prevista. Infine, la massa ricavata entro l\u2019orbita del Sole \u00e8 paragonabile a quella comunemente accettata, con la discriminante di non tener conto della massa concentrata nel centro galattico, che, come gi\u00e0 espresso, non \u00e8 identificabile con tale tecnica. Per concludere, le costanti di Oort sono risultate compatibili, come gi\u00e0 evidenziato, coi dati tabulati. L\u2019analisi effettuata con i dati ricavati dal radiotelescopio SPIDER 300A di PrimaLuceLab si sono dimostrati estremamente interessanti ed hanno permesso di ottenere degli ottimi risultati scientifici.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><em>Ringraziamenti<\/em>. Un doveroso ringraziamento va a Filippo Bradaschia e a tutto lo staff di PrimaLuceLab per averci messo a disposizione i dati dello strumento che per la prima volta sono stati utilizzati per svolgere questo tipo di ricerca.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La nostra galassia \u00e8 una spirale di tipo SBbc di dimensioni e massa medie. Essa \u00e8 visibile solo in parte, dato che ci troviamo al suo interno; il piano del disco e le migliaia di stelle che contiene ci appaiono come una striscia bianca lattiginosa sulla volta celeste, detta Via Lattea. La Galassia \u00e8 composta da un nucleo centrale, da un bulge, da un disco e dall\u2019alone. In particolare, il disco contiene i bracci a spirale. La natura spirale della Via Lattea venne confermata attraverso lo studio della distribuzione delle regioni HII, costituite principalmente da nebulose brillanti di idrogeno ionizzato (HII) che si formano proprio all\u2019interno dei bracci a spirale. I bracci a spirale sono regioni di formazione attiva di nuove stelle, dominate da stelle giovani, polvere e gas.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":6559,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[94],"tags":[],"class_list":["post-6554","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-progetti-radioastronomia"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v16.8 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Distribuzione dell\u2019idrogeno galattico con SPIDER 300A<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Questo articolo mostra come utilizzare i dati acquisiti dal radiotelescopio SPIDER 300A per la distribuzione dell&#039;idrogeno galattico.\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" 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