Flashcard di Astronomia
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30 mazzi
- Introduzione (Astronomia)Carte di ripasso che introducono l'astronomia. Che cosa studia l'astronomia e dove si sono formati gli elementi della vita. La natura della scienza: ipotesi, scienza osservativa contro scienza storica, e revisione paritaria (peer review). L'universalità delle leggi fisiche. I numeri in astronomia: notazione scientifica, la velocità della luce e l'anno luce. Il tempo di percorrenza della luce e lo sguardo verso il passato. Un viaggio nel sistema solare: pianeti, stelle, l'unità astronomica, e le dimensioni e distanze di Terra, Luna e Sole. La Via Lattea e l'universo su grande scala: galassie, costellazioni, il Gruppo Locale, Andromeda, superammassi e quasar. L'universo dell'infinitamente piccolo: atomi, molecole, elementi e la densità della materia nell'aria, nello spazio interstellare e nello spazio intergalattico. Il calendario cosmico di Carl Sagan.
- Osservare il cielo: la nascita dell'astronomia (Astronomia)Carte di ripasso su come gli esseri umani hanno imparato a leggere e comprendere il cielo. La sfera celeste e i suoi punti di riferimento: lo zenit, l'orizzonte, i poli celesti e l'equatore celeste, e come l'altezza del polo riveli la tua latitudine. L'eclittica, le 88 costellazioni, gli asterismi e lo zodiaco. L'astronomia antica: Eratostene che misura la Terra, Ipparco e il suo catalogo stellare, le magnitudini e la precessione, il modello geocentrico di Tolomeo e l'Almagesto, Stonehenge e i Maya. L'astrologia contro l'astronomia: gli oroscopi, i dodici segni e perché l'astrologia non ha alcun fondamento scientifico. La nascita dell'astronomia moderna: Copernico e il modello eliocentrico, e le scoperte telescopiche di Galileo sulle fasi di Venere, le lune di Giove, le stelle della Via Lattea e le montagne della Luna.
- Orbite e gravità (Astronomia)Schede di ripasso su come i moti dei pianeti furono misurati e infine spiegati. I 20 anni di osservazioni di Tycho Brahe e le tre leggi del moto planetario di Kepler: orbite ellittiche, fuochi ed eccentricità, la legge delle aree uguali e P al quadrato = a al cubo. La sintesi di Newton: le sue tre leggi del moto, la quantità di moto, la massa, la velocità, l'accelerazione, la densità e il momento angolare. La legge di gravitazione universale, la forza dell'inverso del quadrato, la costante gravitazionale e la forma, con la massa, della terza legge di Kepler formulata da Newton. Le orbite nel sistema solare: perielio e afelio, gli otto pianeti, la fascia degli asteroidi e le comete. Satelliti e sonde spaziali: velocità circolare e di fuga, decadimento orbitale e assistenze gravitazionali (Voyager 2). Infine, la gravità con molti corpi: le perturbazioni e la previsione e la scoperta di Nettuno che confermò le leggi di Newton.
- Terra, Luna e cielo (Astronomia)Carte di ripasso su come i movimenti della Terra definiscono il cielo e le nostre misure del tempo. La sfera celeste: cerchi massimi, meridiani, longitudine e latitudine, l'equatore e i poli celesti, la declinazione e l'ascensione retta, e il pendolo di Foucault. Le stagioni: l'inclinazione assiale di 23,5 gradi della Terra, i solstizi e gli equinozi, e i tropici e i circoli polari. La misura del tempo: i giorni siderali rispetto a quelli solari, il tempo solare vero e medio, i fusi orari standard, l'ora legale e la linea internazionale del cambio di data. Il calendario: l'anno tropico e il mese sinodico, le riforme giuliana e gregoriana, e le regole degli anni bisestili. Fasi e movimenti della Luna: i mesi siderale e sinodico, gli orari di sorgere e tramontare delle fasi, e la rotazione sincrona. Le maree oceaniche: la forza di marea, i due rigonfiamenti, le maree sizigiali e di quadratura, e l'attrito mareale. Infine le eclissi di Sole e di Luna: l'ombra e la penombra, le eclissi anulari e totali, e perché non avvengono ogni mese.
- Radiazione e spettri (Astronomia)Schede di ripasso sulla luce e su come rivela la natura della materia in tutto l'universo. Il comportamento della luce: la teoria elettromagnetica di Maxwell, la lunghezza d'onda e la frequenza, la velocità della luce, il fotone e il dualismo onda-particella, e la legge dell'inverso del quadrato per la luminosità. Lo spettro elettromagnetico: raggi gamma, raggi X, ultravioletto, visibile, infrarosso, microonde e onde radio, oltre alla legge di Wien e alla legge di Stefan-Boltzmann per la radiazione del corpo nero. La spettroscopia: il prisma di Newton, la dispersione, gli spettri continuo, di assorbimento e di emissione, le righe di Fraunhofer e l'identificazione degli elementi da parte di Kirchhoff. La struttura dell'atomo: elettroni, protoni e neutroni, il nucleo, gli isotopi, il modello di Bohr e la costante di Planck. La formazione delle righe spettrali: stati fondamentale ed eccitati, eccitazione ed emissione, le serie di Lyman, Balmer e Paschen dell'idrogeno, la ionizzazione e la ricombinazione. Infine l'effetto Doppler: spostamento verso il blu e verso il rosso, velocità radiale e la formula di Doppler.
- Strumenti astronomici (Astronomia)Schede di ripasso sui telescopi e sui rivelatori che gli astronomi usano per studiare l'universo. Telescopi: le loro funzioni di raccolta e messa a fuoco della luce, l'apertura e l'area di raccolta, rifrattori contro riflettori, l'aberrazione cromatica, il fuoco newtoniano e quello Cassegrain, e la storia da Lippershey e Galileo fino al primo riflettore di Newton e ai grandi rifrattori. I telescopi di oggi: i giganti da 8 a 10 metri (Keck, Gran Telescopio Canarias, VLT, Subaru, Gemini, Hale), gli specchi segmentati, i siti elevati e bui, e l'ottica attiva e adattiva. Rivelatori: lastre fotografiche, CCD, imaging contro spettroscopia, reticoli di diffrazione e rivelatori a infrarossi raffreddati. Radiotelescopi: Jansky e Reber, antenne paraboliche e ricevitori, Green Bank, Arecibo e FAST, e l'interferometria dal VLA e ALMA fino al VLBA. Osservatori spaziali: Hubble, IRAS, Spitzer, JWST, SOFIA, Chandra e Fermi. E i futuri giganti: l'ELT, il TMT, il GMT, l'osservatorio Vera Rubin e il Cherenkov Telescope Array.
- Il sistema solare: una panoramica (Astronomia)Schede di ripasso che presentano il sistema solare nel suo insieme. Il suo inventario: il Sole, gli otto pianeti, le loro lune e i loro anelli, e detriti come asteroidi, comete e polvere, formatisi insieme circa 4.5 miliardi di anni fa. La disposizione: il Sole che racchiude il 99.8 per cento della massa, i pianeti terrestri rispetto a quelli gioviani, le distanze in unità astronomiche e i periodi orbitali, le densità e le rotazioni. I corpi più piccoli: gli oggetti transnettuniani, i cinque pianeti nani, le lune dai satelliti galileiani fino a Titano e Tritone, i sistemi di anelli, gli asteroidi, le comete, le meteore e le meteoriti. Composizione e struttura: le giganti ricche di idrogeno, i pianeti terrestri di silicati e ferro, la differenziazione, e come la temperatura superficiale diminuisce con la distanza. La datazione delle superfici tramite il conteggio dei crateri e il decadimento radioattivo, con le principali coppie di isotopi genitore-figlio e i loro tempi di dimezzamento. E l'origine del sistema solare da una nebulosa solare di gas e polvere in rotazione.
- La Terra come pianeta (Astronomia)Schede di ripasso per studiare la Terra come uno dei pianeti terrestri. Le sue proprietà complessive: diametro, massa, densità da record e velocità di fuga. Il suo interno stratificato formato per differenziazione: la crosta oceanica basaltica e la crosta continentale granitica, il mantello profondo, il nucleo di ferro, e il campo magnetico e la magnetosfera prodotti dal nucleo liquido. La sua crosta inquieta: rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche, circa una dozzina di placche tettoniche spinte dalla convezione del mantello, dall'espansione dei fondali oceanici, dalla subduzione, dalle faglie, dalla deriva dei continenti e dai punti caldi. La sua atmosfera: la miscela di azoto, ossigeno e argon, la pressione al livello del mare, la troposfera, la stratosfera e la ionosfera, lo strato di ozono, e il tempo meteorologico rispetto al clima. La coevoluzione della vita e dell'aria: le rocce più antiche, gli stromatoliti, l'aumento dell'ossigeno, e l'anidride carbonica attuale e l'effetto serra. E gli impatti cosmici che hanno plasmato la Terra, da Tunguska e Chelyabinsk al Meteor Crater e all'impatto di Chicxulub che pose fine all'era dei dinosauri.
- Mondi craterizzati: la Luna e Mercurio (Astronomia)Schede di ripasso per studiare la Luna e Mercurio, i mondi privi di aria e fittamente craterizzati più vicini a noi. Le proprietà globali della Luna: il suo diametro, la sua massa, la gravità superficiale, la velocità di fuga, la sua bassa densità e la sua rotazione sincrona, e perché non trattiene alcuna atmosfera. I suoi due tipi di terreno: i mari basaltici scuri (maria) che allagarono i bacini da impatto, gli altopiani chiari, antichi e fittamente craterizzati di anortosite, la regolite e le sue temperature estreme di giorno e di notte. La fisica della formazione dei crateri da impatto: le velocità di impatto, l'esplosione di scala nucleare, le dimensioni del cratere e degli ejecta, i raggi chiari, i crateri secondari e con quale frequenza si formano crateri di una data dimensione. Le idee rivali sull'origine della Luna, dalle ipotesi della fissione, della sorella e della cattura fino alla principale ipotesi del grande impatto. E Mercurio: la sua orbita eccentrica, il suo enorme nucleo di ferro, la risonanza spin-orbita di 3 a 2, le sue temperature estreme, le scarpate di contrazione, il bacino di Caloris, il ghiaccio polare e le missioni Mariner 10 e MESSENGER che lo hanno cartografato.
- Pianeti simili alla Terra: Venere e Marte (Astronomia)Carte di ripasso per studiare Venere e Marte come pianeti rocciosi simili alla Terra: le loro atmosfere, superfici, geologia, storia climatica e il confronto con la Terra.
- I pianeti giganti (Astronomia)Schede di ripasso sui quattro pianeti giganti del sistema solare esterno: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. La composizione del sistema solare esterno e la distinzione tra i giganti gassosi (Giove e Saturno) e i giganti ghiacciati (Urano e Nettuno). Le missioni robotiche che li hanno esplorati: le Pioneer, le due Voyager e il loro Grand Tour, Galileo con la sua sonda atmosferica su Giove, Cassini e l'atterraggio su Titano a Saturno, e l'orbita polare di Juno. Le proprietà complessive di ciascun pianeta: periodo orbitale, diametro, massa, densità, rotazione e inclinazione assiale, compreso Urano inclinato su un fianco. I loro interni di idrogeno metallico liquido, i nuclei di roccia e ghiaccio, le sorgenti di calore interne e i campi magnetici intensi e inclinati. E le loro atmosfere: la composizione di idrogeno ed elio, gli strati di nubi di ammoniaca e metano, le bande e le zone, le feroci correnti a getto e le tempeste durature come la Grande Macchia Rossa di Giove e la Grande Macchia Scura di Nettuno.
- Anelli, lune e Plutone (Astronomia)Schede di ripasso sui sistemi di lune e anelli dei pianeti giganti e sul pianeta nano Plutone. Le quattro lune galileiane di Giove: Callisto, fortemente craterizzata, la gigantesca Ganimede, Europa con il suo oceano e Io, la vulcanica, le cui eruzioni sono alimentate dal riscaldamento mareale. Le lune di Saturno, tra cui Titano con la sua densa atmosfera di azoto e i suoi laghi di idrocarburi, ed Encelado con i suoi geyser d'acqua e il suo oceano sotterraneo. Tritone, la luna catturata di Nettuno, il mondo più freddo finora visitato, con i suoi geyser di azoto. Plutone e la sua grande luna Caronte, in doppio blocco mareale, esplorati da New Horizons nel 2015. E i sistemi di anelli planetari: i luminosi e ampi anelli di ghiaccio d'acqua di Saturno con la divisione di Cassini, gli scuri e stretti anelli di Urano e Nettuno, e come le risonanze orbitali e le lune pastore li modellano.
- Comete e asteroidi (Astronomia)Schede di ripasso sui corpi minori del sistema solare: asteroidi e comete. La fascia degli asteroidi tra Marte e Giove, i maggiori asteroidi Cerere, Pallade e Vesta e le classi composizionali di tipo C, tipo S e tipo M. Le sonde che hanno visitato e campionato gli asteroidi: Galileo, NEAR-Shoemaker, Hayabusa, OSIRIS-REx, Dawn e Lucy, oltre al visitatore interstellare 'Oumuamua. Gli oggetti near-Earth e la difesa planetaria: le esplosioni in atmosfera di Tunguska e Chelyabinsk, lo Spaceguard Survey e le missioni DART e Hera. L'anatomia di una cometa, con il suo nucleo, la chioma e le code, il modello della palla di neve sporca di Fred Whipple e comete famose come la Halley e la 67P Churyumov-Gerasimenko, esplorata da Rosetta e Philae. E i serbatoi che riforniscono le comete: la lontana nube di Oort delle comete a lungo periodo e la fascia di Kuiper oltre Nettuno che alimenta le comete a corto periodo.
- Campioni cosmici e l'origine del sistema solare (Astronomia)Schede di ripasso sui campioni cosmici che raggiungono la Terra e su ciò che rivelano sulla formazione del sistema solare. Le meteore, le stelle cadenti prodotte quando particelle minuscole si consumano nell'atmosfera, e gli sciami meteorici che la Terra incontra attraversando la corrente di detriti di una cometa, dalle Perseidi alle Leonidi. Le meteoriti, i frammenti che sopravvivono fino al suolo: le classi ferrose, litoidi e litoferrose, i corpi primitivi rispetto a quelli differenziati, e gli amminoacidi della meteorite di Murchison che datano il sistema solare a circa 4,56 miliardi di anni. Il modello della nebulosa solare per la formazione: un disco rotante che collassa, la sequenza di condensazione che separò i pianeti rocciosi interni dai giganti ghiacciati, l'accrescimento dei planetesimi e la differenziazione. Ciò che ci insegnano gli altri sistemi planetari, scoperti con i metodi Doppler e dei transiti e da Kepler: super-Terre, gioviani caldi e migrazione planetaria. E l'evoluzione a lungo termine dei mondi, dove la dimensione determina per quanto tempo un pianeta resta geologicamente attivo, dalla Luna morta alla Terra con la tettonica a placche e all'Olympus Mons su Marte.
- Il Sole: una stella comune (Astronomia)Schede di ripasso sul Sole, la stella comune al centro del nostro sistema solare, e l'attività che percorre la sua superficie. La sua struttura e composizione: una sfera composta soprattutto da idrogeno ed elio larga un milione di chilometri, dal nucleo a 15 milioni di gradi attraverso la zona convettiva fino alla fotosfera visibile, la sottile cromosfera e la tenue ma caldissima corona a un milione di gradi che lancia il vento solare. Il ciclo solare: le macchie solari con la loro ombra e penombra, il ritmo di circa 11 anni dei massimi delle macchie solari, la rotazione differenziale, l'effetto Zeeman che mappa i campi magnetici, e il ciclo magnetico di 22 anni guidato dalla dinamo solare. L'attività solare sopra la fotosfera: le facole, le protuberanze, i brillamenti, le espulsioni di massa coronale e le regioni attive dove intensi campi magnetici le collegano. E la meteorologia spaziale, il modo in cui le particelle e la radiazione del Sole disturbano la magnetosfera della Terra, dall'evento di Carrington del 1859 e il blackout del Quebec del 1989 fino al minimo di Maunder.
- Il Sole: una centrale nucleare (Astronomia)Schede di ripasso su come il Sole brilla davvero. L'enigma dell'Ottocento sulla fonte di energia del Sole: la combustione chimica durerebbe solo qualche migliaio di anni, e persino la contrazione gravitazionale di Kelvin e Helmholtz potrebbe alimentarlo solo per circa 100 milioni di anni, ben al di sotto dell'età geologica della Terra. La risposta è arrivata dall'E = mc^2 di Einstein e dalla fusione nucleare: nel profondo del nucleo, sopra i 12 milioni di K circa, la catena protone-protone fonde circa 600 milioni di tonnellate di idrogeno in elio ogni secondo, convertendo circa 4 milioni di tonnellate di materia in pura energia. L'interno solare in teoria: l'equilibrio idrostatico, le zone radiativa e convettiva, e le centinaia di migliaia di anni che un fotone impiega a fuggire mentre un neutrino esce in pochi secondi. E le osservazioni che lo confermano: il problema dei neutrini solari, l'oscillazione dei neutrini, gli esperimenti di Davis e Sudbury, e l'eliosismologia.
- Analizzare la luce delle stelle (Astronomia)Schede su come gli astronomi leggono la luce di una stella. Luminosità apparente: la differenza tra la luminosità intrinseca (l'energia totale emessa al secondo) e la luminosità apparente (l'energia che ci raggiunge), l'attenuazione secondo la legge dell'inverso del quadrato con la distanza e la scala delle magnitudini di Ipparco, in cui più luminoso significa un numero più piccolo e cinque magnitudini coprono un fattore di 100. Colore: la temperatura superficiale di una stella ne determina il colore, da oltre 40.000 K bianco-azzurro fino a circa 2.000 K rosso, quantificato con l'indice di colore UBV. Spettri: le classi ordinate per temperatura OBAFGKM (più L, T, Y), le loro firme di righe spettrali, le nane brune e Annie Jump Cannon. E ciò che rivelano gli spettri: la composizione (circa tre quarti di idrogeno), la velocità radiale dallo spostamento Doppler, il moto proprio nel cielo, e la rotazione e la pressione lette dalla larghezza delle righe.
- Le stelle: un censimento celeste (Astronomia)Carte sul censimento delle stelle. Il vicinato solare: contare le stelle entro circa 21 anni luce mostra che le nane rosse di tipo M, fredde e deboli, superano di gran lunga le stelle luminose, e che le stelle brillanti del nostro cielo lo sono perché sono potenti, non perché sono vicine. Masse: come le stelle binarie e la forma di Newton della terza legge di Keplero permettano agli astronomi di pesare le stelle, dalle più piccole stelle vere vicine a 1/12 di massa solare, passando per le nane brune, fino a circa 250 masse solari, e la relazione massa-luminosità che lega le due. Diametri: i metodi indiretti (occultazioni lunari, binarie a eclisse e legge di Stefan-Boltzmann) che rivelano dimensioni da circa quella del Sole fino alla vasta supergigante rossa Betelgeuse. E il diagramma di Hertzsprung-Russell: il grafico della luminosità in funzione della temperatura, su cui la sequenza principale, le giganti, le supergiganti e le nane bianche prendono ciascuna il proprio posto.
- Distanze celesti (Astronomia)Schede su come gli astronomi misurano le distanze nello spazio. Unità fondamentali: la storia del metro, il secondo luce e l'unità astronomica (la distanza media tra la Terra e il Sole), fissata in epoca moderna mediante il telemetraggio radar. Il rilevamento delle stelle: la parallasse e la triangolazione, il parsec, la relazione D = 1/p, la prima parallasse stellare misurata da Bessel nel 1838 e i satelliti Hipparcos e Gaia, che hanno esteso il metodo a tutta la Galassia. Le stelle variabili come candele standard: le cefeidi pulsanti e le stelle RR Lyrae, la curva di luce e il periodo, e la relazione periodo-luminosità di Henrietta Leavitt che ha permesso alle cefeidi di raggiungere decine di milioni di anni luce. E il metodo del diagramma H-R (parallasse spettroscopica), le classi di luminosità dalle supergiganti alle nane, e la scala delle distanze cosmiche che concatena tutte queste tecniche.
- Tra le stelle: gas e polvere nello spazio (Astronomia)Carte sul mezzo interstellare, il gas e la polvere tra le stelle. La miscela: circa il 99% di gas e l'1% di polvere, soprattutto idrogeno ed elio, per un totale di circa il 15% della massa stellare della Galassia. Gas interstellare: calde regioni H II ionizzate e il loro bagliore rosso H-alpha, idrogeno neutro e freddo e la riga a 21 centimetri, gas ultracaldo di supernova e fredde e gigantesche nubi molecolari ricche di molecole. Polvere cosmica: minuscoli grani con nucleo roccioso e mantello ghiacciato che causano estinzione, arrossamento e nebulose a riflessione e oscure. Raggi cosmici: nuclei ed elettroni ad alta velocità, per lo più protoni, che arrivano quasi alla velocità della luce. Il ciclo di vita della materia cosmica quando le stelle restituiscono allo spazio gas e polvere arricchiti. E il vicinato del Sole stesso, la calda Bolla Locale e la nube Local Fluff che ci circonda.
- La nascita delle stelle e la scoperta di pianeti al di fuori del sistema solare (Astronomia)Schede di ripasso su come nascono le stelle e su come troviamo pianeti attorno ad altre stelle. La formazione stellare nelle nubi molecolari giganti: i loro interni freddi e filamentosi, i densi ammassi e i nuclei che collassano, e il vivido esempio della nube molecolare di Orione e della sua nebulosa. Le fasi di una stella in formazione: protostelle, dischi protostellari in rotazione, stelle T Tauri, venti stellari e i getti che illuminano gli oggetti di Herbig-Haro. Leggere l'evoluzione stellare sul diagramma H-R: tracce evolutive, la soglia di 12 milioni di K per raggiungere la sequenza principale e i limiti di massa delle vere stelle. Le prove che i pianeti si formano in dischi circumstellari, crescendo per accrescimento dai grani di polvere ai planetesimi fino ai pianeti giganti. E la rivoluzione degli esopianeti: 51 Pegasi b, i metodi della velocità radiale e dei transiti, l'imaging diretto, il raccolto di Kepler, le super-Terre e i mini-Nettuno, e la migrazione planetaria.
- Le stelle, dall'adolescenza alla vecchiaia (Astronomia)Schede di ripasso su come le stelle invecchiano e muoiono. La vita sulla sequenza principale: la sequenza principale di eta zero, la piccola frazione di massa convertita in energia dalla fusione e quanto nettamente la durata di vita dipenda dalla massa, da una stella O che dura un milione di anni a una nana M che dura centinaia di miliardi di anni. Il percorso fuori dalla sequenza principale: la contrazione del nucleo, la fusione dell'idrogeno in guscio e il rigonfiamento in una gigante rossa fredda e luminosa come Betelgeuse. Leggere l'eta delle stelle dagli ammassi stellari: i tipi globulare, aperto e associazione, e il punto di svolta della sequenza principale che data un ammasso e limita persino l'eta dell'universo. E le fasi successive: il processo tre alfa e il flash dell'elio, il nucleo stratificato di carbonio e ossigeno, l'espulsione di una nebulosa planetaria e, per le stelle massicce, la fusione in una struttura a bucce di cipolla che termina con il ferro.
- La morte delle stelle (Astronomia)Schede di ripasso su come le stelle concludono la loro vita. La morte delle stelle di piccola massa: il limite di Chandrasekhar, le nane bianche a elettroni degeneri, la loro composizione di carbonio, ossigeno e neon e la densita estrema, e il loro affievolirsi fino a diventare nane nere. La fine esplosiva delle stelle massicce: l'interno a strati di cipolla che fonde fino al ferro, il collasso del nucleo in neutroni e neutrini e la supernova di tipo II che dissemina lo spazio degli elementi piu pesanti. Le supernove osservate, da SN 1006 a SN 1987A. Le stelle di neutroni e le pulsar: le loro dimensioni, densita e gravita superficiale, la scoperta di Jocelyn Bell nel 1967, il modello del faro e le magnetar. L'evoluzione dei sistemi binari: nove, supernove di tipo Ia e pulsar al millisecondo. E i lampi di raggi gamma, brevi dalla fusione di stelle di neutroni e lunghi dal collasso di stelle massicce.
- Buchi neri e spazio-tempo curvo (Astronomia)Schede di ripasso sulla relativita generale di Einstein e sulla sua previsione piu estrema. La teoria stessa: il principio di equivalenza, lo spazio-tempo curvato dalla materia e la gravita intesa come questa curvatura. I test classici: la precessione del perielio di Mercurio, la deflessione della luce stellare osservata durante l'eclissi del 1919, lo spostamento verso il rosso gravitazionale e la dilatazione del tempo, oltre alle correzioni relativistiche che mantengono preciso il GPS. I buchi neri: l'orizzonte degli eventi, il raggio di Schwarzschild, la singolarita, la spaghettificazione e la massa del nucleo necessaria per formarne uno. Le prove: i sistemi binari a raggi X, i dischi di accrescimento, Cygnus X-1 e i buchi neri supermassicci nei centri delle galassie. E l'astronomia delle onde gravitazionali: la pulsar binaria PSR 1913+16, LIGO e le fusioni di buchi neri del 2015 e di stelle di neutroni del 2017.
- La Via Lattea (Astronomia)Schede di ripasso sulla nostra galassia. La sua architettura: la mappatura di Herschel e Shapley, il disco sottile e quello spesso, il bulbo nucleare e l'alone di stelle e materia oscura, con la posizione del Sole a circa 26.000 anni luce dal centro. La sua struttura a spirale tracciata dalla riga dell'idrogeno a 21 cm, i bracci dello Scudo-Centauro e di Perseo e lo sperone di Orione-Cigno del Sole. La sua massa dalle velocità orbitali e dalla terza legge di Keplero, l'anno galattico di 225 milioni di anni e le prove di un vasto alone oscuro. Il suo centro: il buco nero Sagittarius A* di 4,6 milioni di masse solari, le orbite stellari che ne permettono la pesatura e il lavoro di Andrea Ghez, premiato con il Nobel. Le sue popolazioni stellari: le popolazioni I e II di Baade con le loro età e metallicità. E la sua formazione e crescita per collasso protogalattico e la continua accrezione di galassie nane, che si conclude con la futura fusione con Andromeda.
- Galassie (Astronomia)Schede di ripasso sulle galassie oltre la Via Lattea. La loro scoperta: gli universi-isola di Kant, il grande dibattito sulle nebulose a spirale e la prova di Edwin Hubble del 1924, tramite le cefeidi in Andromeda, che le galassie si trovano ben oltre la nostra. I loro tipi nel diagramma a diapason di Hubble: spirali e spirali barrate da Sa a Sc, ellittiche da E0 a E7 dalle nane alle giganti, lenticolari S0 e irregolari come le Nubi di Magellano, con le loro dimensioni, masse e luminosità. Le loro proprietà misurate dalle velocità di rotazione e orbitali, e i rapporti massa-luminosità che tradiscono la materia oscura. La scala delle distanze extragalattiche: cefeidi, supernovae di tipo Ia e la relazione di Tully-Fisher. E l'universo in espansione: gli spostamenti verso il rosso di Slipher, la teoria di Lemaître del 1927, la legge velocità-distanza di Hubble-Humason, la costante di Hubble e l'immagine del pane all'uvetta di un'espansione senza centro.
- Galassie attive, quasar e buchi neri supermassicci (Astronomia)Schede di ripasso sui nuclei galattici attivi e sui buchi neri supermassicci che li alimentano. Quasar: il significato di radiosorgente quasi stellare, la loro scoperta negli anni Cinquanta con apparecchiature radar in eccedenza, la lettura fatta da Maarten Schmidt nel 1963 dell'enorme spostamento verso il rosso di 3C 273, gli spostamenti verso il rosso che raggiungono il 96% della velocità della luce, le galassie ospiti osservate dal telescopio spaziale Hubble e la rapida variabilità che colloca la regione emittente a pochi mesi luce. Il motore: un buco nero centrale alimentato da un disco di accrescimento riscaldato dall'attrito, l'efficienza massa-energia di circa il 10% che supera di gran lunga la fusione nucleare, masse da meno di un milione fino a decine di miliardi di Soli, M87 e l'ombra ripresa dall'Event Horizon Telescope nel 2019, e getti lanciati a velocità prossime a quella della luce. E l'evoluzione cosmica: il picco iniziale di quasar e formazione stellare, il rapporto di massa di 1/200 tra buco nero e galassia, gli eventi di distruzione mareale, i buchi neri seme, fusioni come NGC 6240 e la retroazione dei buchi neri sulla nascita delle stelle.
- L'evoluzione e la distribuzione delle galassie (Astronomia)Schede di ripasso su come le galassie si sono formate, sono cresciute e si sono disposte nel cosmo. Uno sguardo indietro nel tempo: l'universo di 13,8 miliardi di anni, le prime stelle comparse entro un miliardo di anni, le più di 2 000 miliardi di galassie e le minuscole galassie primordiali, azzurre e di bassa massa osservate ad alto spostamento verso il rosso. Le fusioni di galassie: collisioni molto più comuni nel passato, episodi di intensa formazione stellare che bruciano il loro gas in pochi milioni di anni, la galassia Girino e la sua coda mareale, i due buchi neri gemelli di NGC 6240 e il cannibalismo galattico. La struttura su larga scala: il principio cosmologico, il Gruppo Locale, gli ammassi della Vergine e della Chioma, i superammassi, i vuoti e la ragnatela cosmica simile a una spugna. La materia oscura: le curve di rotazione delle galassie, i rapporti massa-luminosità degli ammassi, le lenti gravitazionali, i MACHO e la materia oscura fredda rispetto a quella calda. E l'assemblaggio della struttura: la formazione dall'alto verso il basso rispetto a quella dal basso verso l'alto, le ellittiche rosse e spente e un universo composto da circa il 5% di atomi, il 27% di materia oscura e il 68% di energia oscura.
- Il Big Bang (Astronomia)Schede di ripasso sull'origine e sull'evoluzione dell'intero universo. L'età del cosmo: il tempo di Hubble, l'universo di 13,8 miliardi di anni, la decelerazione che ha lasciato il posto all'accelerazione guidata dall'energia oscura, e il risultato del 1998 sulle supernovae di tipo Ia, premiato con il premio Nobel del 2011. Un modello dell'universo: il cosmo omogeneo e isotropo su grande scala, il fattore di scala, il redshift cosmologico, la densità critica e le geometrie aperta, chiusa e piatta. L'inizio: il Big Bang, l'atomo primordiale di Lemaitre, l'universo caldo e primordiale di Gamow, la scala temperatura-tempo, e la nucleosintesi di idrogeno, elio e litio nei primi quattro minuti. Il fondo cosmico a microonde: Penzias e Wilson, il corpo nero a 2,73 kelvin, la ricombinazione a 380 000 anni, e le missioni COBE, WMAP e Planck. Di cosa è fatto l'universo: circa il 4 % di materia ordinaria, il 27 % di materia oscura e il 68 % di energia oscura. E le idee di frontiera: l'inflazione e i problemi della piattezza e dell'orizzonte, le quattro forze fondamentali, le teorie della grande unificazione, il principio antropico, la messa a punto fine cosmica e il multiverso.
- La vita nell'universo (Astronomia)Schede di ripasso sulla ricerca della vita oltre la Terra. Il contesto cosmico: l'evoluzione chimica degli elementi, le molecole organiche e gli idrocarburi, la biochimica e la Terra come terzo pianeta con acqua liquida. L'astrobiologia: gli elementi e il solvente di cui la vita ha bisogno, gli estremofili e i limiti noti di temperatura, acidità e alcalinità, i fossili più antichi e le stromatoliti, l'aumento dell'ossigeno, le proteine e il DNA, il mondo a RNA e gli esperimenti di Miller-Urey. L'esplorazione del sistema solare e oltre: la zona abitabile, le missioni Viking, Curiosity e Perseverance verso Marte, gli oceani sotterranei di Europa ed Encelado, i laghi di idrocarburi e le toline di Titano, il primo esopianeta e le biofirme atmosferiche. E la ricerca di intelligenza extraterrestre: l'equazione di Drake, perché si preferiscono le onde radio, il Progetto Ozma, l'Allen Telescope Array, Arecibo, FAST e Breakthrough Listen.