L'universo in infrarosso
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L'universo in infrarosso

Al di sotto delle frequenze dello spettro visibile, la radiazione infrarossa ci consente di studiare gli aspetti più freddi dell'universo, legati essenzialmente alla formazione planetaria e all'evoluzione delle prime galassie nell'universo. Una flotta di strumenti spaziali come IRAS, Herschel e Spitzer ha fatto da apripista a osservazioni terrestri sempre più precise, grazie soprattutto ad ALMA e SOFIA

La radiazione infrarossa

Estesa dalla luce visibile fino a 1 millimetro di lunghezza d'onda, la radiazione infrarossa è stata scoperta da William Herschel e si distingue solitamente in varie sottofasce ciascuna indicante aspetti diversi dell'universo

La radiazione infrarossa si estende dall'ultimo baluardo del visibile fino a 1 mm di lunghezza d'onda. E' una fascia molto ampia, e per questo motivo si è soliti distinguerla in due principali sottoinsiemi: tra 350 micron e 1 millimetro si parla di regione sub millimetrica, mentre la fascia tra 0,7 e 350 micron (infrarosso propriamente detto) viene suddivisa in altre tre fasce: infrarosso vicino, medio e lontano.

Radiazione infrarossa
Infrarosso Lunghezza d'onda
Regione submillimetrica 350 micron - 1 mm
Lontano Infrarosso 200 - 350 micron
Medio Infrarosso 100 - 200 micron
Vicino Infrarosso 0.8 - 100 micron

L'infrarosso vicino e quello medio sono assorbiti dall'atmosfera terrestre in modo parziale: sopra i 2000 metri di altezza è infatti possibile fare osservazioni a determinate lunghezze d'onda che l'atmosfera lascia passare, quali quelle corrispondenti a 1,2 a 1,8 a 2,2 a 3,5 a 4,8 a 10 ed a 20 micron.
L'infrarosso lontano si spinge fino a 350 micron ed è osservabile soltanto attraverso i satelliti artificiali oltre lo strato atmosferico terrestre. L'unico problema è che la temperatura degli oggetti che emettono nell'infrarosso lontano è simila a quella alla quale è posto il telescopio orbitante (inferiore a qualche centinaio di gradi assoluti), quindi l'irraggiamento del corpo celeste può essere confuso con quello del telescopio stesso. Per evitare questo problema, il telescopio stesso viene immerso in un thermos di elio liquido a -270°C (lo zero assoluto è -273°C).

Venere in ultravioletto e infrarosso. Crediti JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic
Venere in ultravioletto e infrarosso.
Crediti JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic

La presenza di una radiazione che va oltre quella visibile, scoperta da Herschel proprio per l'infrarosso, si può sperimentare con un prisma ed un termometro. Scomponendo la luce del Sole con un prisma e ponendo il termometro in corrispondenza di ciascun colore, si ottiene una temperatura che varia in base al colore. Se si pone il termometro oltre il rosso, il termometro continua a segnare una temperatura anche se apparentemente non vi è alcun colore. E' la temperatura della radiazione infrarossa mentre l'esperimento è lo stesso posto in essere da Herschel nel 1800.

Storicamente la prima radiazione infrarossa dalla Luna fu scoperta nel 1856 da Charles Piazzi Smyth, con conferma nel 1873 da parte di William Parsons. William Coblentz, invece, rilevò la radiazione infrarossa da pianeti del Sistema Solare e da stelle nel 1913. Gli anni Venti vedono le prime osservazioni sistematiche e da allora, con la facilitazione del lasciapassare della nostra atmosfera, la radiazione infrarossa ha fornito un mezzo di informazione fondamentale. 
Molte sorgenti di natura cosmica, infatti, emettono a basse temperature: le nubi galattiche, le stelle giovani, i pianeti in formazione. Inoltre, l'infrarosso vicino presenta molte righe di assorbimento e bande di emissione interessanti, come quelle dell'acqua e di composti organici. La radiazione infrarossa non viene assorbita dal mezzo interstellare quindi possiamo studiare più a fondo corpi altrimenti non visibili: le zone galattiche nascoste dalle polveri del piano galattico sono invisibili perché le nubi di polveri non lasciano passare la radiazione ottica, ma quella infrarossa passa e giunge fino a noi per essere studiata.

Sono soprattutto due i campi di azione dello studio del cielo infrarosso:

  • processi di formazione delle prime galassie dell'universo;
  • studio dei pianeti in formazione.

Ultimo aggiornamento del: 11/09/2018 19:36:49

Storia dell'osservazione astronomica in infrarosso

L'astronomia in infrarosso può contare su una flotta di satelliti che hanno rivoluzionato il modo di concepire la formazione stellare e planetaria ma anche su antenne sensibilissime presenti sul suolo terrestre, dei veri gioielli come ALMA

Il primo strumento orbitante per l'osservazione dell'universo infrarosso è stato l'Infrared Astronomical Satellite (IRAS), che in dieci mesi di vita ha studiato 150.000 stelle, 25.000 galassie, 5 comete ed ha osservato degli anelli di polveri intorno a stelle come Vega e beta Pictoris, a testimonianza della formazione planetaria intorno a stelle che non siano il Sole. La radiazione proveniente dal disco di polveri era consistente con quella di un corpo nero a temperature dell'ordine dei 100 Kelvin. 

Il disco di polveri visto dal satellite IRAS intorno alla stella Beta Pictoris nel 1984. Crediti NASA/IRAS
Il disco di polveri visto dal satellite IRAS intorno alla stella Beta Pictoris nel 1984. Crediti NASA/IRAS

Il telescopio nasce da una collaborazione tra le agenzie spaziali di USA, Regno Unito e Paesi Bassi, è stato lanciato da Vandenberg il 25 gennaio 1983 ed è stato operativo fino a novembre dello stesso anno, quando la scorta di elio liquido necessaria a mantenere bassa la temperatura dello strumento è esaurita. 
All'interno di IRAS era un telescopio a specchio di 60 centimetri grazie al quale è stato mappato in infrarosso il 96% del cielo per quattro volte, ogni volta a frequenza diversa.
All'attivo di IRAS, come accennato, la scoperta di circa 500.000 sorgenti infrarosse delle quali ancora oggi soltanto una piccola parte è stata associata a un oggetto preciso. Alcuni oggetti dovrebbero essere galassie starburst mentre altre potrebbero essere stelle avvolte da dischi di formazione planetaria in corso. L'osservazione della stessa zona di cielo in momenti differenti ha consentito anche di scoprire oggetti in movimento, tra i quali 3200 Phaethon, sei comete e la coda di polveri della cometa Tempel-2.

Mappa a infrarosso ottenuta dal satellite IRAS, missione iniziata nel 1975. Crediti NASA/NIVR/SERC
Mappa a infrarosso ottenuta dal satellite IRAS, missione iniziata nel 1975. Crediti NASA/NIVR/SERC

Novembre 1995 vede la realizzazione dell'Infrared Space Observatory (ISO) da parte di ESA, NASA e ISAS (in seguito assorbita dalla JAXA giapponese), rimasto operativo per poco meno di tre anni e dotato una sensibilità molto maggiore rispetto agli strumenti di IRAS e una risoluzione angolare cento volte più fine. La fine missione anche stavolta fu segnata dall'esaurimento dell'elio liquido, a maggio 1998.

Il 25 agosto 2003 l'astronomia infrarossa si arricchisce di uno dei maggiori telescopi NASA mai mandati nello spazio, lo Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) poi ribattezzato in Spitzer Space Telescope (SST), parte dei Grandi Telescopi dell'ente statunitense. Il nome definitivo fu assegnato il 18 dicembre 2003 in onore di Lyman Spitzer, astrofisico del XX secolo e precursore dei telescopi orbitanti. 

La Crab Nebula ripresa da Sptizer Space Telescope. Crediti NASA/Spitzer
La Crab Nebula ripresa da Sptizer Space Telescope.
Crediti NASA/Spitzer

Contrariamente ai 2.5 anni previsti per l'esaurimento dell'elio liquido, la missione andò avanti per cinque anni e mezzo, fino al 2009, anche se alcuni strumenti erano già andati fuori uso. La missione è comunque continuata, anche dopo l'esarimento dell'elio liquido, come Spitzer Warm Mission, a indicare un target diverso e un po' più caldo di quello primario. Al suo interno, lo strumento più importante è sicuramente IRAC (InfraRed Array Camera), camera infrarossa di 256 pixel quadrati. Spitzer è stato fondamentale per individuare la luce proveniente dalle prime stelle formatesi nell'universo, quando l'età dell'universo stesso era di soli 200-300 anni. Sono le sole stelle che contengono soltanto elio e idrogeno (stelle di popolazione III), i soli elementi presenti nel primissimo universo, sono supermassicce e proprio la loro veloce morte come supernova ha consentito l'arricchimento del mezzo interstellare con metalli pesanti, per la formazione di stelle di popolazione II.

M 51 ripresa nella prima immagine dello Herschel Space Observatory. Crediti ESA/PACS Consortium
M 51 ripresa nella prima immagine dello Herschel Space
Observatory. ​​​​​​Crediti ESA/PACS Consortium

Il 14 maggio 2009, dopo qualche ritardo dovuto alla costruzione, viene lanciato quello che all'epoca era il più grande telescopio spaziale mai spedito nello spazio, Herschel Space Observatory di ESA. Grande una volta e mezza rispetto a Hubble, Herschel viene lanciato insieme al Planck Surveyor (parte del programma Horizon 2000), osservatorio a microonde, da Kourou a bordo di un Ariane 5 e posizionato nel punto lagrangiano L2. L'elio liquido ha cessato di raffreddare il telescopio il 29 aprile 2013. Il nome iniziale della missione era Far InfraRed and Sub-millimeter Telescope (FIRST) a indicare una copertura totale di tutta la radiazione infrarossa, salvo poi un cambio di nome in onore di Sir William Herschel. Lo specchio di Herschel ha un diametro di tre metri e mezzo e una struttura Cassegrain. La prima immagine di Herschel ha ripreso la galassia M 51 nei Cani da Caccia, ma dopo il primo test il telescopio ha iniziato a specializzarsi in galassie remote e oggetti stellari embrionali fino ad alora sconosciuti a causa della copertura da parte di spesse coltri di nubi. 

Il Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) è stato lanciato il 14 dicembre 2009 da Vandenberg, destinato a una orbita polare con inclinazione di 97° rispetto al piano terrestre.  Ha uno specchio di 40 centimetri di diametro e studia l'universo per ottenere una mappa del 99% del cielo ottenendo otto immagini per ciascuna zona. Fino all'esaurimento dell'elio, WISE ha scattato una immagine ogni 11 secondi arrivando a un totale di 1,5 milioni di immagini ciascuna di 47' di campo. Target principali di WISE sono stelle e galassie, oggetti sub-stellari come le nane brune, gli asteroidi e la polvere interstellare. Dopo la missione primaria, terminata a febbraio 2011, WISE è stato dirottato a settembre 2013 su un nuovo progetto con la missione NEOWISE, finalizzata allo studio dei Near Earth Objects (NEO). 

Il 21 febbraio 2006 la giapponese JAXA manda in orbita il satellite AKARI (anche noto come ASTRO-F o InfraRed Imaging Surveyor, IRIS), ospitante un Ritchey-Chrétien da 70 centimetri circa e due camere infrarosse per il lontano e il vicino IR. Anche in tal caso lo scopo del telescopio era una mappa del cielo in banda infrarossa. A fine elio soltanto la camera nel vicino infrarosso è rimasta attiva. Da un'orbita polare di 745 chilometri di altitudine, AKARI ha osservato il cielo per sei mesi, fino all'esaurimento dell'elio avvenuto il 26 agosto 2007 quando la mappa del cielo era arrivata al 94%.

Mappa infrarossa del cielo ottenuta da Akari. Credit AKARI/JAXA
Mappa infrarossa del cielo ottenuta da Akari. Credit AKARI/JAXA

Nel 2017 la NASA ha ricevuto una proposta per uno studio di concetto riguardante la possibilità di una survey infrarossa a tutto cielo: Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (SPHEREx). La missione, se approvata e lanciata, potrebbe rivelare molte informazioni riguardanti origine ed evoluzione galattica ma anche formazione planetaria, producendo la prima mappa spettroscopica infrarossa di tutto il cielo. Si tratta del progetto di un piccolo satellite, grande come un autobus, con pannelli solari e antenne in banda S e Ka, in grado di portare un payload di 69 chilogrammi che comprende un telescopio infrarosso di 20 centimetri a largo campo, in modo da fornire un numero elevato di spettri in un solo colpo. La missione prevede 25 mesi di lavoro. 

Da Terra l'astronomia infrarossa ha raggiunto risultati eccellenti grazie al miglioramento delle strumentazioni, in particolare agli strumenti installati al Mauna Kea Observatory, a ALMA e all'aereo supersonico SOFIA. 

L'isola hawaiiana di Mauna Kea è sede di numerosi telescopi, tanto numerosi da aver indotto anche la popolazione locale a insorgere contro una espansione che dovrebbe tener conto forse in misura maggiore dell'ambiente circostante. Gli strumenti, tra loro indipendenti, fanno parte dell'Astronomical Precinct, una riserva scientifica di due chilometri quadrati istituita nel 1967. Tra gli strumenti presenti vi è il complesso del NASA InfraRed Telescope Facility (IRTF) ma anche lo United Kingdom InfraRed Telescope (UKIRT), il Sub-Millimeter Array (SMA), con il Caltech Submillimeter Observatory (CSO) già dismesso. 

Mauna Kea Observatory Institute for Astronomy
Mauna Kea Observatory Institute for Astronomy

Il fiore all'occhiello dell'astronomia submillimetrica da Terra è sicuramente l'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), un radiointerferometro presente in Cile a 5.000 metri di altezza per un progetto in collaborazione tra Europa, Nord America, Asia orientale e Repubblica cilena. Inaugurato il 13 marzo 2013, prevede sessantasei antenne con diametri tra 7 e 12 metri (antenne trasportabili, quindi in grado di variare lo "zoom") per un totale di un miliardo di dollari. Il target di ALMA va dalla formazione stellare nell'universo primordiale alla formazione planetaria nell'universo locale. 

Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Cile
Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Cile

Il Christchurch International Airport negli USA ospita lo Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA), prodotto NASA-DLR e consistente in un osservatorio aereo (Boeing 747) in grado di trasportare un telescopio Cassegrain da 2.5 metri fino a 13 chilometri di altitudine, in banda ottica e infrarossa. I sobbalzi e le vibrazioni proprie dell'aereo vengono compensati da giroscopi, motori a coppia magnetica e telecamere adatte. La prima luce è stata registrata il 26 maggio 2010.

SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy

 

Ultimo aggiornamento del: 11/09/2018 19:51:10

Il cielo infrarosso

Dalla formazione delle prime stelle dell'universo in lontano infrarosso fino a scavare nella polvere della formazione planetaria. La radiazione infrarossa fornisce sempre più dettagli fondamentali per processi e chimica.

Il cielo a infrarossi può essere molto simile a quanto osservato nell'immagine che segue, frutto di duemila immagini a lunghezza IR ottenute da Hubble Space Telescope e da Spitzer, per un campo totale di 200 anni luce per 115 anni luce, un'area corrispondente a circa venti volte il nostro Sistema Solare . Facili da rintracciare le nubi di gas e polvere, poste lungo l'immagine. Visibili anche tre ampi ammassi stellari. Guardando attentamente si scorgono i pilastri vicini al Quintetto (basso a sinistra). Le righe del campo magnetico si trovano in alto a sinistra, modellando il plasma. 

Il cuore infrarosso della Via Lattea. Crediti HST-Spitzer-NASA-Caltech
Il cuore infrarosso della Via Lattea. Crediti HST-Spitzer-NASA-Caltech

Là dove in genere si è soliti vedere Sadr, la stella centrale del Cigno, ha guardato invece il telescopio spaziale giapponese Akari, sensibile alla luce del lontano infrarosso. Il risultato è che le stelle lasciano il posto alle nubi presenti nella zona, attraversata in pieno dalla Via Lattea estiva, mostrando i delicati dettagli e le zone a maggior formazione stellare, brillanti al centro. Quel che si vede è il mezzo interstellare , che addensandosi dà vita a nuove stelle. 

La zona centrale del Cigno, dove in ottico brilla Sadr, offre in infrarosso una visione di polveri cosmiche. Crediti Akari/JAXA
La zona centrale del Cigno, dove in ottico brilla Sadr, offre in infrarosso una visione di polveri cosmiche.
Crediti Akari/JAXA

Come accennato in via incidentale durante l'elencazione degli strumenti a disposizione per l'astronomia infrarossa, le principali aree di attività riguardano l'evoluzione galattica in termini di formazione stellare, nel vicino e lontano universo, e la formazione planetaria non solo in termini di esopianeti ma anche di pianeti solari. 

Fondo infrarosso

Lo spazio tra le stelle può essere scuro ma di certo non è né vuoto né nero, dal momento che proprio tra le stelle sono presenti diverse tipologie di "bagliori" a diverse lunghezze d'onda. Un fondo ottico (Cosmic Optical Background - COB) è dovuto alla luce di miliardi di deboli stelle non visibili a occhio nudo, ad esempio. Un fondo a microonde è legato alla famosa Cosmic Microwave Background (CMB), fondamentale per gli studi cosmologici. Ma un fondo è presente anche nello spettro gamma, X e ultravioletto e l'infrarosso non è da meno con il Cosmic Infrared Background (CIB), una radiazione diffusa registrata nello spettro infrarosso la cui giustificazione teorica è ancora un puzzle del quale, però, qualche pezzo è stato messo da parte. I dati di archivio di ALMA hanno svelato come il 60% della radiazione osservata nello spettro infrarosso derivi infatti da galassie molto deboli, alcune anche cinque volte più deboli di quelle finora osservate. Resterebbe quindi un 40% per spiegare totalmente il fondo a infrarosso, ma è viva la convinzione che possa trattarsi di galassie ancora più deboli, anche se questo aprirebbe un altro caso: la luce infrarossa deriva, per queste galassie, dalla presenza di enormi quantità di polvere che assorbono la radiazione e la riemettono a frequenze maggiori, quelle infrarosse appunto. Questo processo nelle galassie è accentuato dalla maggior presenza di polveri, ma i modelli ci dicono che galassie più piccole debbono avere una quantità di polvere molto più bassa di quella necessaria a spiegare il rimanente 40% del CIB. Quindi, ad oggi, da un lato si svela una parte dell'origine del CIB ma dall'altro si cercano risposte per gli oggetti più deboli.

Cosmic Infrared Background. Crediti Michael Hauser (Space Telescope Science Institute)/COBE/DIRBE Science Team/NASA
Cosmic Infrared Background. Crediti Michael Hauser (Space Telescope Science Institute)/COBE/DIRBE Science Team/NASA

Qualche risposta è stata comunque ipotizzata attraverso i dati del Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) che mostrano un bagliore cosmico in infrarosso dovuto, ad esempio, a stelle orfane cacciate dalla galassia di appartenenza. Simili eventi potrebbero aiutare a spiegare l'eccesso infrarosso osservato nel background. I dati di CIBER consistono di immagini scattate durante un volo suborbitale e lavorate al fine di eliminare le sorgenti brillanti e note come stelle e galassie: quel che resta, oltre al rumore, è proprio il background infrarosso ed è un background che mostra peraltro uno spettro tendente al blu, quindi sempre più brillante man mano che ci si sposta nella parte più energetica. Uno spettro proveniente dalle galassie sarebbe più rosso, il che fa puntare il dito verso una popolazione di stelle finora mai osservata prima. 

Ciclo di vita stellare

La nascita delle stelle è da sempre uno scenario ricco di incognite e di sorprese: la conoscenza dell'argomento ha subito notevoli passi in avanti solo da quando sono state usate tecniche infrarosse e soprattutto grazie all'uso di telescopi in orbita intorno alla Terra, dove l'assenza dello scudo protettivo della nostra atmosfera permette di scandagliare l'universo anche in zone dello spettro altrimenti a noi oscurate. E' proprio nell'infrarosso infatti, che le stelle in formazione si mostrano facilmente. il Telescopio Spaziale Hubble da questo punto di vista è il piu' avvantaggiato di tutti in quanto può osservare sia in luce visibile che nel vicino infrarosso regalandoci meravigliose immagini come quella che segue, rilasciata nel 2014.

Zona di formazione stellare in vicino infrarosso e ottico. Crediti HST/NASA/ESA
Zona di formazione stellare in vicino infrarosso e ottico.
Crediti HST/NASA/ESA

Il campo ripreso nell'immagine si trova in una zona ricca di stelle in formazione, e come è noto, le stellle in formazione si trovano più facilmente in zone ricche di gas e polveri. L'immagine è completamente permeata da una nube di polvere in parte illuminata dalle stelle nascenti (in basso a sinistra dove la polvere riflette direttamente la luce delle stelle al centro del bozzolo da cui hanno preso vita) e in parte completamente buia, creando un contrasto che conferisce molta bellezza al quadro ripreso. Le due stelle luminose in basso a sinistra sono LkHA 326 e LZK 18 anche se a prima vista l'astro può sembrare singolo: ci si può accorgere della natura doppia tramite il crocicchio luminoso della stella, appunto doppio. Queste si trovano al centro della nebulosa a riflessione catalogata come [B77] 63. L'altro oggetto di notevole interesse in questa foto è meno appariscente del primo ed è una stella in piena fase di formazione: si trova proprio sopra il centro dell'immagine. Questa stella è nelle fasi finali della propria nascita ma è ancora avvolta dal bozzolo di polveri da cui è nata
Tramite ALMA sono stati invece osservati i primi segni del vento intorno ad una stella, precisamente la stella T-Tauri. Per tener conto della diversa firma infrarossa intorno a stelle di questo tipo, gli astronomi prevedono che i venti possano provenire dalla superficie del disco protoplanetario . Questi venti potrebbero avere importanti implicazioni sulla formazione dei pianeti, potenzialmente privando il disco di una parte del gas necessario per la formazione di giganti gassosi come Giove, o mescolando il disco e cambiando la posizione del tutto. Questi venti sono stati previsti dagli astronomi, ma non sono mai stati chiaramente individuati. Con l'eccezionale risoluzione e sensibilità di ALMA, i ricercatori sono stati in grado di studiare la distribuzione del monossido di carbonio intorno alla stella, un ottimo tracciante per il totale del gas molecolare che compone le stelle e i loro dischi di formazione planetaria.

Sempre grazie alla risoluzione di ALMA è stato possibile spostare indietro le lancette della formazione di dischi di accrescimento intorno alle giovani stelle, visto che la protostella HH 112 presenta un disco già formato alla "tenera" età di appena diecimila anni. 

Tramite AKARI, invece, è stata osservata la genesi di tre generazioni di stelle nella nebulosa IC4954/4955 nella costellazione della Vulpecula unitamente alla prima scoperta nell'infrarosso di un resto di supernova nella Piccola Nube di Magellano. Sempre legato all'infrarosso è lo studio della perdita di massa da parte di giovani giganti rosse nell'ammasso globulare NGC 104.

Quasar e Buchi neri

Buchi neri per WISE. Crediti NASA
Buchi neri per WISE. Crediti NASA

Il telescopio Fermi studia l'universo ad alte energie, laddove i raggi gamma alimentati dai getti che fuoriescono dai blazar la fanno da padrone. Buchi neri supermassivi che divorano materia ed espellono dei getti che, indirizzati verso di noi, mostrano tutta la propria potenza nello spettro gamma, quello più energetico. WISE, invece, studia un universo più tranquillo, a radiazione infrarossa, nel freddo delle polveri e del materiale presente nell'universo. Apparentemente si tratta di due universi molto differenti, ma un team dell'Università di Torino e dello Harvard Smithsonian Centre for Astrophysics ha scoperto nel 2016 una correlazione nel caso di blazar: i dati infrarossi ottenuti da WISE presentano infatti delle caratteristiche uniche, un colore particolare e un trend che segue molto fedelmente quello delle radiazioni gamma dell'oggetto. Se anche le future osservazioni confermeranno il tutto, vorrà dire che attraverso osservazioni infrarosse sarà possibile andare a scoprire nuovi blazar, qualcosa che fino a oggi sembrava un concetto del tutto fuori dall'ordinario. 
Ancora per i buchi neri, osservazioni in banda sub-millimetrica effettuate con ALMA all'interno di una densa nube molecolare hanno portato ad ipotizzare l'esistenza di un buco nero intermedio situato quasi al centro della Via Lattea. La struttura cinematica della nube CO-0.40-0.22 e la dinamica dei suoi gas suggeriscono infatti la presenza di un oggetto compatto delle dimensioni di 105 masse solari, oggetto che potrebbe essere uno dei rari ed evanescenti buchi neri di massa intermedia. 

CO-0.40-0.22, rappresentazione artistica della posizione del buco nero in base al moto dei gas rinvenuto dai dati di ALMA
CO-0.40-0.22, rappresentazione artistica della posizione del buco nero in base al moto dei gas rinvenuto dai dati di ALMA

Pianeti e esopianeti

Per lo studio dei pianeti, solari ed extrasolari, sono stati fondamentali i lavori di IRAS, tra i cui risultati accertati figura la scoperta di un anello di polvere cosmica che circonda il Sistema Solare a una distanza di circa 15 miliardi di chilometri e la scoperta di un grande anello di frammenti rocciosi attorno a Vega, ritenuto dagli astronomi un sistema planetario in formazione.
Nel 1984, sempre IRAS consentì di ottenere la prima immagine ottica diretta di un disco protoplanetario , tema che venne poi ripreso in modo particolarmente positivo da Spitzer. Diverse sono state le osservazioni dello SST degne di nota: una delle più rilevanti fu nel 2005, quando per la prima volta fu direttamente catturata la luce di due pianeti extrasolari, i giganti gassosi HD 209458 b e TrES-1b. Prima di allora, la presenza di pianeti era stata dedotta solo dal comportamento della stella e delle variazione della velocità radiale. Un disco circumstellare fu scoperto nel 2005 attorno alla già stella di tipo T-Tauri CoKu Tau/4. Sempre a Spitzer è legata la prima misurazione della temperatura atmosferica di un esopianeta , il gioviano caldo HD 189733 Ab
A dicembre 2016 ALMA - studiando la distribuzione delle polveri e dei gas attorno alla stella HD 163296 - ha rilevato una coppia di protopianeti in fase di completamento.

Il disco scoperto da ALMA intorno alla stella HD 163296. Crediti ALMA/ESO
Il disco scoperto da ALMA intorno alla stella HD 163296. Crediti ALMA/ESO

Nell'agosto del 2009, rilevamenti del telescopio Spitzer attorno alla stella HD 172555 e al suo disco circumstellare, permisero di scoprire i resti di una passata catastrofica collisione ad alta velocità tra due pianeti rocciosi, delle dimensioni di Mercurio e della Luna, che portò alla vaporizzazione del più piccolo e procurò notevoli danni al più grande, formando il disco di detriti attorno alla stella.

Chimica

La luce infrarossa consente anche di scendere nei dettagli chimici degli oggetti osservati, che siano stelle o pianeti. E' il caso del vapore acqueo osservato intorno a stelle prossime alle fasi finali del ciclo vitale, la cui presenza lascia pensare a future generazioni di stelle e di pianeti ricchi di acqua fin dalle fasi iniziali, prima ancora dell'apporto dalle comete. Stesse detection hanno riguardato composti del carbonio nel mezzo interstellare , ad esempio ghiaccio di anidride carbonica e metano, catene di idrocarburi poliaromatici, idrogeno molecolare.  

Ultimo aggiornamento del: 11/09/2018 19:59:59