La Grande Nebulosa
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M42 è certamente uno degli oggetti Messier meglio conosciuti, e certamente il più spettacolare. Quale stella della spada di Orione, esso era conosciuto fin dagli inizi dell’astronomia registrata; Tolomeo, Tycho Brahe e Bayer la ricordano tutti come stella di magnitudine 3 e l’ultimo le dette la designazione di q Orionis nella sua Uranometria, nel 1611.

Galileo fece delle stelle della cintura e della spada di Orione uno dei bersagli preferiti del suo cannocchiale, e disegnò un diagramma, nel Sidereus Nuncius, nel quale diceva: “Io ho aggiunto altre otto stelle recentemente scoperte nelle loro vicinanze...”; non fa alcuna menzione, tuttavia, di alcuna nebulosità attorno  q Orionis.

M42 è uno degli oggetti Deep Sky più luminosi, tanto che è ben visibile ad occhio nudo; è quindi sorprendente il fatto che la sua natura nebulosa non sia mai stata documentata - per quel che ne sappiamo - prima del 1610, allorché Nicholas-Claude Fabri de Peiresc, un avvocato francese appassionato di astronomia, puntò il suo telescopio in direzione di quella regione celeste. L’astronomo gesuita Cysatus (1588-1657) ne fece una riscoperta indipendente, e la paragonò alla cometa che lui stesso aveva scoperto nel 1618.

Il primo disegno telescopico di M42 si deve a G. B. Hodierna, e si può ammirare a pag. 19 del suo “De Admirandis Coeli Characteribus” (Palermo, 1654. Dal disegno si può vedere come Hodierna, col suo primitivo telescopio capace di appena 20 ingrandimenti, avesse anche risolto tre delle quattro stelle del Trapezio e avesse notato almeno le regioni più luminose della grande nebulosa. La prima descrizione dettagliata di quest’oggetto si deve ad Huygens (1656), in apparenza inconsapevole delle osservazioni di Peiresc, Cysatus ed Hodierna. Da allora M42 fu descritta e disegnata da quasi tutti i più grandi astronomi. La prima fotografia risale al 30 settembre 1880 (Henry Draper).

M42 si distingue facilmente ad occhio nudo, come una stella di aspetto nebuloso, sfrangiato, in posizione centrale fra le tre che tradizionalmente compongono la spada di Orione. Chiamata comunemente Grande Nebulosa di Orione, è la nebulosa più splendente del firmamento: è facilmente visibile ad occhio nudo, ed è quindi osservabile in strumenti di qualunque tipo, dal più piccolo dei binocoli al Telescopio Spaziale Hubble (HST).

La Grande Nebulosa di Orione è uno degli oggetti del profondo cielo più facili da fotografare, date le sue dimensioni più che ragguardevoli e la sua notevole luminosità. E’ infatti ben riconoscibile anche nelle fotografie riprese con normali obbiettivi da 50 mm. (e in questi casi si può osservare l’intera costellazione, con la gran quantità di nebulae in essa presenti, il grande Anello di Barnard, e, nella vicina costellazione dell’Unicorno, la Rosette Nebula), mentre con focali da 200-300 mm. si possono riprendere insieme la Cintura di Orione, con la nebulosa Testa di Cavallo e la Spada, con M42, M43 e le nebulose a riflessione NGC1973-1975 e 1977. Con pellicole facilmente reperibili in commercio, e aperture dell’ordine di f/5 circa, già con 15-20 minuti di posa si possono ottenere immagini di tutto rispetto.

M42 costituisce la parte più brillante di una più ampia nube di gas e polveri che si estende per oltre 10°, ben più di metà dell’intera costellazione di Orione. L’estensione lineare di questa gigantesca nube è di diverse centinaia di anni luce. Essa può essere visualizzata nelle fotografie a lunga posa, e contiene, oltre alla nebulosa di Orione al suo centro, diversi altri oggetti ben noti, quali la regione della nebulosa oscura Testa di Cavallo e quella a riflessione attorno ad M78.  M42 è già di per sé un oggetto assai esteso, dato che ricopre un’area di circa 3.600’ quadrati: è quindi più grande, e parecchio, della luna piena; il che, data la sua distanza da noi, corrisponde ad un’estensione lineare di circa 30 anni luce. La nebulosa, ai suoi margini settentrionali, è attraversata da una larga fascia oscura, ben visibile nelle  fotografie. La piccola porzione nordorientale era stata descritta originariamente da de Mairan, e Messier le attribuì un numero a parte: M43. Ai margini di M42, a nord, vi sono anche delle deboli nebulose a riflessione, che riflettono appunto, fiocamente, la luce della Grande Nebulosa. Erano troppo deboli per i mezzi di osservazione di Messier, e sono state etichettate, in seguito, con i numeri NGC1973-5-7.

M42 è una nube estremamente turbolenta di gas e polveri, ricca di interessanti dettagli. I più salienti di questi sono stati via via battezzati dagli studiosi che li hanno osservati con denominazioni indipendenti quali il Trapezio, le Ali, la Spada, la Vela ecc.

M42 e i suoi dintorni sono stati uno degli obbiettivi preferiti del Telescopio Spaziale (Hubble Space Telescope o, più semplicemente, HST), dai suoi travagliati esordii sino ad oggi. Una delle maggiori scoperte di HST in M42 è stata quella di un disco protoplanetario: sul CD si può ammirare un’animazione della NASA che ne mostra l’ubicazione.

Nel 1888 Huggins dimostrò, fotografando gli spettri del Trapezio e della nebulosa, che le stelle sono attualmente avvolte in nubi di gas incandescente. Le velocità radiali nella nebulosa furono misurate da Campbell e Moore, attraverso il rifrattore da 36 pollici del Lick Observatory dal 1915 al 1918. Le differenti valutazioni di velocità radiali trovate in diverse parti della nebulosa dimostrarono l’evidenza di moti estremamente turbolenti che avvengono in essa. Recentemente, evidenti effetti della turbolenza sono stati confermati da Georges Courtes di Marsiglia, grazie a tecniche interferometriche.

L’astronomo americano R. J. Trumpler nel 1931 scoprì che il Trapezio è associato con un ricco ammasso di stelle che può essere scoperto solo con la fotografia nell’infrarosso. Entro un raggio di 1’ d’arco intorno al centro del Trapezio ha contato 41 stelle, e 62 in un raggio di 2’.

Baade e Minkowski nel 1938 hanno confermato l’esistenza di quell’ammasso, ed hanno concluso che esso è probabilmente più grande di quanto non si possa osservare, dato che l’area relativa è certamente nascosta in parte da materia oscura.  Nel 1952, Haro dimostrò, con fotografie ottenute con lo Schmidt del Tonanzitla Observatory, che l’ammasso è molto più grande di quanto Trumpler non avesse osservato, e che le altre parti subivano un eccessivo assorbimento.

Associate con la nebulosa vi sono molte centinaia di stelle variabili irregolari, tra cui alcune flare stars. Dieci di queste sono state trovate da Haro e Morgan in 1° quadrato centrato sul Trapezio: erano estremamente evanescenti, di magnitudine tra 16.4 e 17.6, ma erano responsabili di improvvisi flares di 1/2 o 1 magnitudine in appena 5-30 minuti.

In più, il compatto ammasso di deboli stelle attorno al Trapezio appare essere in espansione, al ritmo di una parte su 300.000 per anno. Strand del Dearborn Observatory ha confrontato 1957 fotografie fatte col rifrattore Yerkes da 40 pollici con immagini simili ottenute 50 anni prima da Ritchey e Parkhurst per giungere a questo risultato. Queste osservazioni parrebbero attribuire all’ammasso un’età di circa 300.000 anni, che lo porrebbe tra i più giovani fin qui conosciuti.

Fessenkov ha fatto dei calcoli della densità critica di gas richiesta per la formazione delle stelle nella nostra parte della Galassia ed ha trovato che in alcune zone di M42 il gas è al di sopra di tale densità critica.

Che nuove stelle si stiano formando in M42, più che altamente probabile oggi è certo: e ciò non solo grazie alle recenti scoperte di Hubble. Nel 1954, ad esempio, si trovarono sette stelle in un piccolo gruppo che, nel 1947, ne conteneva soltanto cinque.

La porzione luminosa della nebulosa è soltanto una parte di una nebulosità oscura molto più grande: sono state trovate molte stelle, in altre parti del cielo, che hanno un comune moto la cui origine appare essere M42. Tre di queste sono: la AE Aurigae (ma non la nebulosità ad essa associata, IC405), m Columbae e 53 Arietis: tutte e tre hanno la stessa velocità di 127 km/s in direzioni diverse, rispetto ad M42. Blaauw e Morgan (Yerkes Observatory) hanno calcolato che queste due stelle, che si trovano a circa 337 parsecs da M42, potrebbero esser nate lì circa due milioni e mezzo di anni fa.

La Nebulosa di Orione è composta principalmente da idrogeno, ma valutazioni spettroscopiche mostrano che per ogni 1000 atomi di ossigeno presenti, ve ne sono 1600 di neon, 130 di azoto e zolfo, 40 di argon e 2 di cloro.

Le osservazioni all’infrarosso hanno rivelato che oltre la regione visibile di M42 si trova l’immensa Orion Molecular Cloud.

M43 può essere considerata parte della Grande Nebulosa di Orione, M42: infatti le è fisicamente connessa, essendone separata soltanto da una grande e turbolenta fascia nebulare oscura. M43 avvolge la giovane e irregolare nebula variabile NU Orionis (HD 37061, da non confondere con “n Orionis”), intervallo di magnitudini 6,5-7,6 e tipo spettrale B IV. Pare che M43 sia eccitata da questa stella, e contenga un suo proprio, distinto piccolo ammasso stellare che si é formato in questa porzione della Nebulosa di Orione. Le caratteristiche nubi oscure lungo il suo orlo orientale sono ben visibili in telescopi a partire dai 20 cm.; la nebulosa stessa é un bell’oggetto già in uno strumento da 10 cm.

M43 fu descritta per la prima volta da de Mairan nel 1733, come una “luminosità che avvolge le stelle”, che egli pensò sarebbe stata estremamente somigliante all’atmosfera del nostro Sole, se questa fosse abbastanza densa ed estesa da essere visibile in un telescopio ad una simile distanza.

La descrizione di Messier : “Posizione della piccola stella che è circondata da nebulosità e che si trova sopra la nebulosa della spada di Orione. M. Messier l’ha riportata sul disegno della grande.”