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e ga assze costituiscono olgendo lo sguardo al cielo, l'uomo si fu bocciata. All'epoca non era possibile rese presto conto che nel firmamento determinare la distanza e le dimensioni i laboratori astro fisici notturno non brillavano solo stelle, ma di questi oggetti ed era impensabile che si potevano scorgere strutture nebulose. l'universo avesse le dimensioni a cui nei quali è possibile verificare Anche a occhio nudo, infatti, si ammi- oggi siamo, per così dire, abituati. Da rano la nebulosa di Orione, nella «da- tempo però si sa che l'ipotesi di Kant l'influenza delle condizioni ga» di Orione, e la nebulosa di Andro- era inesatta. Le nebulose non sono tut- meda, nella costellazione omonima. te galassie come la nostra. La «nebulo- del mezzo interstellare Il telescopio a rifrazione, inventato sa» di Andromeda lo è, mentre quella nel 1608, il telescopio riflettore, ideato di Orione è una nube di gas apparte- nella generazione di stelle nel 1672, e le loro successive versioni nente alla nostra stessa galassia. migliorate, permisero di moltiplicare il Per determinare le distanze si dovet- numero degli oggetti nebulosi «in cata- tero attendere i lavori di Harlow Sha- di Jordi Cepa Nogué logo». Nel 1781 Charles Messier ave- pley, che valutò le dimensioni della no- va catalogato oltre 100 oggetti dall'a- stra galassia basandosi sulle stelle de- spetto diffuso; 20 anni più tardi Wil- nominate Cefeidi. Per queste stelle va- liam Herschel ne contava oltre 2500. riabili esiste una relazione definita tra Alla metà del XVIII secolo, Imma- il periodo di oscillazione e la lumino- nuel Kant propose che le nebulose po- sità assoluta. Stabilito il periodo di tessero essere sistemi stellari, alla stessa oscillazione dallo studio della curva di stregua della Via Lattea. La sua ipotesi luce, risulta nota la luminosità assoluta, e dal confronto con quella apparen- te si può ricavare la distanza. Shapley appurò che la Via Lattea è il piano di un disco sottile, costituito da qualche centinaio di miliardi di stelle e del diametro di alcune centinaia di migliaia di anni luce. La scoperta portò di nuovo all'ordine del giorno la questione della natura delle «nebulose a spirale», menzionate già alla metà del secolo XIX. Al dibattito mise fine Edwin Hubble nel 1923, con la sua scoperta sulle Cefeidi della nebulosa di Andro- meda. Hubble spiegò che le «nebulose a spirale» erano galassie di dimensioni paragonabili a quelle della Via Lattea, per quanto situate a distanze di milioni o decine di milioni di anni luce. Le galassie si compongono di stelle di massa ed età diverse, di polvere e gas (idrogeno soprattutto). Le propor- zioni dei costituenti, così come le pro- prietà fisiche e chimiche, variano in funzione della morfologia della galassia. Esistono galassie ellittiche, lenticolari, a spirale e irregolari. Le galassie • ellittiche, sistemi poveri di gas, sono costituite essenzialmente da stelle, di- La formaxe sposte a formare la figura di un'ellisse. ste Le galassie irregolari, le più ricche di gas e polvere, non sembrano avere alcuna forma geometrica definita. Nelle galassie a spirale predominano gas e stelle. Queste galassie sono costituite da un nucleo centrale, paragona- La galassia a spirale NGC 628 (qui sopra), in una immagine composta da varie esposi- bile per le sue proprietà a una galassia zioni combinate ottenute con il telescopio IAC-80 all'Osservatorio del Teide, dell'Istitu- ellittica, e da un disco che lo attraver- to di astrofisica delle Canarie, e con il telescopio da 2,2 metri dell'MPIA al Centro astro- sa, nel quale si concentrano gas e pol- nomico ispano-tedesco di Calar Alto (Almería). In questa galassia il processo di forma- vere. Il principale contingente di stelle galassie aspirale zione stellare nei bracci di spirale non sembra più efficiente che nel resto del disco, a me- fa parte del disco. Spesso una struttura nelle no che la funzione di distribuzione delle masse non favorisca la formazione di una per- simile a una barra attraversa il nucleo, centuale elevata di stelle massicce. Nella pagina a fronte, la galassia a spirale NGC dando origine a una galassia «a spirale 5194, denominata anche M 51 (oggetto numero 51 del catalogo di Messier degli ogget- barrata». Il disco galattico, il cui dia- ti diffusi). Questa immagine è una composizione di altre tre di colori distinti per dare metro è molte decine di volte superio- un'impressione cromatica più verosimile. Le tre immagini sono state ottenute anch'esse re allo spessore, contiene i cosiddetti presso il Centro astronomico ispano-tedesco di Calar Alto. «bracci», strutture a spirale che parto- LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 31 Quando una nube di gas collassa e forma stelle, le masse di que- mostrata una funzione iniziale di massa tale da inibire la forma- Questo diagramma mostra la classificazione morfologica delle classificazione continua con le galassie a spirale barrate SB e ste si distribuiscono a seconda delle condizioni. La funzione di zione di stelle di piccola massa e favorire la produzione di stelle galassie proposta da Hubble nel 1936. Le galassie ellittiche quelle non barrate S; la lettera aggiunta indica la dimensio- distribuzione è chiamata funzione iniziale di massa. A sinistra è massicce. Poiché in entrambi i casi si creano 50 masse solari, il vengono indicate con la lettera E seguita da un numero che ne del nucleo e il grado di apertura dei bracci di spirale (a: nu- rappresentata la distribuzione nel caso di una funzione iniziale di rapporto di formazione stellare è il medesimo, ma risulta diversa rappresenta il grado di schiacciamento; seguono le galassie len- cleo grande, bracci più raccolti; e: nucleo piccolo e bracci mol- massa tipica di una nube di gas da 50 masse solari; a destra è la distribuzione spettrale di luminosità del gruppo di stelle. ticolari SO, a forma di disco ma prive di bracci di spirale. La to allargati). buona parte, se non del tutto, il pro- bracci fossero legati al disco, dato che matematico applicato ai raggruppano dal nucleo o dalle estremità della anni luce di diametro e di massa infe- permettono di quantificare la forma- cesso di formazione stellare nel disco. questo adotta un regime di rotazione menti di particelle. Impiegarono le e- barra. I bracci si dispiegano fino a rag- riore a quella del Sole, si raggruppano zione stellare in una certa zona. È per questo che lo splendore dei brac- differenziale (le parti più interne hanno quazioni della dinamica stellare, rica- giungere il margine del disco. in superstrutture di 3000 anni luce e Consideriamo due nubi molecolari: ci risalta sulla luminosità totale del di- rotazione più rapida), i bracci si avvol- vate da Chandrasekhar, per studiare il Infine, le galassie lenticolari si pon- centinaia di milioni di masse solari. una di 10 000 masse solari, e una di un sco, producendo nelle immagini otti- gerebbero su se stessi in un tempo assai comportamento di un disco infinita- gono a metà strada tra quelle ellittiche Il gas si trova a una temperatura di milione. Se tutto il gas della prima nube che la ben nota figura spiraliforme. breve se confrontato con gli standard mente sottile composto da stelle. Fece- e quelle a spirale. Presentano un nucleo una decina di gradi al di sopra dello ze- collassa e si producono stelle, mentre Tutte le galassie a disco che conten- astronomici. Considerando una curva ro ricorso alle equazioni di continuità e e un disco, anche se questo è povero di ro assoluto e ha una densità compresa nella seconda si comporta in questo gono gas sviluppano bracci di spirale. di rotazione tipica, in un tempo del- di Navier-Stokes della fluidodinamica gas. Le galassie lenticolari hanno mas- tra 100 e 1000 molecole per centimetro modo solo la centesima parte del gas, il Non è così per le galassie lenticolari. l'ordine del 10 per cento dell'età dell'u- per descrivere il comportamento di un sa inferiore rispetto a quelle a spirale e cubo. Nella parte centrale delle nubi, rapporto di formazione stellare sarà lo Per quanto dotate di disco, esse man- niverso, le parti interne del disco do- disco gassoso dallo spessore trascura- non possiedono bracci. temperatura e densità sono circa 1000 stesso nelle due regioni, ma l'efficienza cano di una quantità significativa di vrebbero aver compiuto 15 rotazioni bile. Finalmente, l'equazione di Pois- Caratteristica delle galassie dotate di volte più alte rispetto a questi valori. sarà nel primo caso del 100 per cento e gas, e quindi non presentano struttura in più rispetto a quelle esterne. son permise loro di mettere in relazio- disco (a spirale e lenticolari) è che il Alla stabilità delle nubi molecolari si nel secondo solo dell'I_ per cento. a spirale. Da ciò si deduce che la for- Per aggirare il problema, gli astro- ne il potenziale gravitazionale con la materiale costitutivo del disco stesso oppongono diversi fattori, che possono La funzione iniziale di massa potreb- mazione della spirale è sempre un fe- nomi considerarono due soluzioni: distribuzione totale della massa, vale a non ruota come un solido rigido, ma si frammentarle in parti di massa molto be non essere la stessa nelle due regio- nomeno spontaneo, e stabile. Se non lo quella che consiste nel disaccoppiare i dire delle stelle e del gas. muove in modo differenziale. Le parti diversa, alcune delle quali possono for- ni, per quanto esse generino un'uguale fosse, solo una parte delle galassie a di- bracci di spirale dalla cinematica del Per risolvere il complesso sistema di interne, vicine al nucleo, ruotano più mare stelle per collasso gravitazionale. massa di stelle. Una regione può pro- sco contenenti gas mostrerebbe bracci disco e quella che sfrutta proprio la ro- equazioni risultante, introdussero pic- rapidamente rispetto alle parti esterne, La formazione di stelle spazza via il gas durre una quantità elevata di stelle di di spirale. In definitiva, si tratta di un tazione differenziale per spiegare la cole perturbazioni del potenziale e, per- come scoprì Vesto Slipher nel 1917. rimanente, impedendo la formazione di grande massa e pochissime stelle di pic- fenomeno che supponiamo vincolato a formazione dei bracci di spirale. La tanto, della densità e del campo di velo- Le galassie contengono quantità di- altre stelle nella zona. Può accadere cola massa; l'altra, viceversa, potrebbe quello della formazione stellare. prima costituisce la teoria delle onde di cità. Come soluzione del sistema otten- verse di gas in condizioni fisico-chimi- però che le stelle neoformate interagi- produrre numerose stelle di massa mi- La struttura a spirale risvegliò la cu- densità; la seconda è la teoria dell'au- nero onde a spirale di maggiore densità che differenti. Non deve stupire, per- scano con i frammenti residui di nube nore e nessuna di grande massa. Nor- riosità degli astronomi anche prima topropagazione aleatoria della forma- che si propagavano attraverso il disco tanto, che alcuni meccanismi di forma- gassosa, catalizzando la formazione di malmente le stelle piccole sono di gran che si riconoscesse la natura extraga- zione stellare. Entrambe permettono di con una velocità angolare costante. zione stellare siano più frequenti in un stelle all'interno di questi ultimi. lunga più numerose di quelle massic- lattica delle nebulose a spirale. La sto- generare strutture permanenti e in rela- Imponendo che la distribuzione to- tipo di galassia che in un altro. Bisogna, quindi, definire i parametri ce. Dato che le stelle di massa maggio- ria ha visto succedersi varie teorie che zione con la creazione di stelle, oltre a tale di massa delle stelle e del gas obbe- che controllano la formazione stellare re emettono più luce nella regione visi- tentavano di dar ragione di questa for- soddisfare i requisiti necessari per spie- disse all'equazione di Poisson, ottenne- in una determinata regione. Essi sono: bile dello spettro elettromagnetico, si Come nascono le stelle ma peculiare. Qualunque modello e- gare la struttura a spirale. ro soluzioni quasi-stazionarie, a condi- il rapporto di formazione stellare, l'ef- dice che le stelle di piccola massa indi- splicativo proposto deve giustificare le zione che il dominio di esistenza delle Ma prima di considerare i meccani- ficienza della formazione stellare e la cano la massa di una regione, mentre smi, conviene prendere confidenza con funzione iniziale di massa. quelle di grande massa danno conto quattro proprietà che caratterizzano la Onde di densità onde fosse limitato da due condizioni struttura a spirale: deve essere un feno- di risonanza, chiamate risonanza ester- il processo generale di formazione stel- Il rapporto di formazione stellare e- della luce visibile emessa da tale zona. meno stabile, spontaneo, correlabile La teoria delle onde di densità fu na e interna di Lindblad. Le onde di lare. Di alcune fasi non siamo in grado sprime la massa stellare generata per Una galassia a spirale può presentare con la formazione stellare e tale da proposta nel 1941 da Bertil Lindblad, densità non si potevano propagare a di dare una descrizione quantitativa unità di tempo. L'efficienza rappresen- un solo braccio, ma può averne anche permanere anche in presenza di rota- che dedicò oltre 20 anni al suo svilup- raggi inferiori a quelli imposti dalla ri- esatta, ma ciò non ci impedisce di for- ta la frazione (in termini di massa) del- diversi e più corti, passando per la con- zione differenziale. Le prime teorie sul- po, sulla base della teoria delle orbite. sonanza interna e superiori a quelli im- nirne una descrizione qualitativa. la nube molecolare che è collassata formazione a due bracci simmetrici. I la formazione dei bracci di spirale li Il suo modello però non attrasse molta posti dalla risonanza esterna. In prati- Si sa che il gas a partire dal quale si dando luogo alle stelle. Per funzione bracci non hanno tutti la stessa lumino- consideravano come strutture legate al attenzione fino alla seconda metà degli ca, questi limiti si approssimano abba- formano le stelle è, in buona parte, iniziale di massa si intende la funzione sità né raggiungono la stessa lunghezza. disco, forse eiezioni di materia del nu- anni sessanta, quando Chia Chiao Lin, stanza alla dimensione tipica dei dischi idrogeno molecolare. Esso appare di- di distribuzione delle stelle per classi di Nelle galassie a spirale barrata, il nucleo. Ma questa impostazione sfociava Frank Shu e Chi Yuan abbordarono il galattici, e i bracci di spirale li occupa- stribuito in nubi dotate di struttura ge- massa o di tipo spettrale. Queste tre mero di bracci è normalmente pari. nel dilemma dell'avvolgimento. Se i problema servendosi del formalismo no in quasi tutta la loro estensione. rarchizzata. Le singole nubi, di pochi grandezze, indipendenti tra di loro, Nei bracci di spirale si concentra in LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 33 32 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 Potremmo a ggimilare le onde di gano radialmente fino al centro si ri- l'ipotesi di Opik. Scoprirono stelle gio- 106 pagazione aleatoria per spiegare la densità a onde di compressione, come flettono in un'onda di risonanza inter- vani ai margini delle «bolle» di idroge- struttura a spirale. le onde sonore che si propagano nel- na e aumentano in lunghezza d'onda. no create da esplosioni di supernova. Stando così le cose, mi proposi nel l'aria. Sappiamo che la materia del di- L'onda riflessa, che si propaga ra- Il terreno era pronto perché, nel 1998 con José Miguel Gonzàlez di sta- sco si muove in rotazione differenzia- dialmente verso l'esterno, in parte si 1976, Mark Mueller e David Amen in- bilire la validità dei modelli tridimen- le, con maggiore velocità angolare trasmette e in parte si riflette quando corporassero l'autopropagazione in 10 5 sionali di autopropagazione. A questo nella parte interna e minore in quella raggiunge il raggio di corrotazione. Sia una simulazione al calcolatore e otte- fine abbiamo sviluppato un modello di esterna. Viceversa, l'onda di densità si l'onda trasmessa, sia quella riflessa, nessero strutture a spirale. Poco realisti- autopropagazione in un disco tridi- muove a velocità angolare costante, hanno una lunghezza d'onda ridotta. che, esse sparivano entro un piccolo mensionale in rotazione differenziale. nello stesso senso della materia del di- L'onda trasmessa viene assorbita quan- numero di rotazioni galattiche. Mueller Il nostro modello, che genera bracci di sco. Nella zona centrale del disco si do raggiunge la risonanza esterna, e Arnett partirono dal presupposto di i0 aspetto e stabilità simili a quelli del avrà un «raggio di corrotazione» in mentre quella riflessa si propaga verso una propagazione deterministica, in modello bidimensionale di Gerola e corrispondenza del quale la materia il centro, amplificata dalla conservazio- virtù della quale un'esplosione di su- Seiden, dimostra che il processo alea- del disco si muove alla stessa velocità ne del momento angolare. Si genera pernova scatenerebbe il processo di for- torio tridimensionale è plausibile. dell'onda. una sovrapposizione di modi a spirale mazione stellare nelle regioni vicine. I bracci di spirale che risultano dal Nella zona situata tra la risonanza nel disco, che origina un modello d'on- Nel 1978, Humberto Gerola e Phi- modello di autopropagazione sono bre- interna di Lindblad e il raggio di corro- da quasi-stazionario. Questa formula- lip Seiden introdussero nel processo vi, numerosi e poco definiti, come av- tazione, la materia del disco raggiunge zione migliorata della teoria delle onde una componente aleatoria. Secondo lo- viene in alcune galassie reali. Per que- l'onda, altera la propria velocità, si di densità è detta teoria modale. ro, la formazione stellare si autopropa- sto, gli Elmegreen introdussero, nel comprime e abbandona l'onda riacqui- La nuova espressione permette di ga solo ad alcune regioni e non ad al- 1982, una classificazione delle galassie sendo la velocità e la densità originarie. spiegare perché le galassie abbiano, per tre, in base al valore assegnato a una a spirale in base al grado di definizione Al di là del raggio di corrotazione av- la maggior parte, bracci in ritardo, co- variabile probabilistica. In seno a que- dei bracci. Nel 1984 avevano trovato viene lo stesso processo, ma in questo me hanno mostrato gli studi di!. Pasha sta teoria il processo di formazione dei che le galassie con bracci meglio defini- caso è l'onda di densità a spirale a rag- e collaboratori a partire dal 1979. E bracci viene integrato in modelli com- ti presentavano onde di densità di am- giungere la materia del disco in rotazio- spiega l'esistenza delle galassie a spirale puterizzati assegnando valori arbitrari piezza maggiore. Proposero che nelle ne. Per quanto l'onda di densità si barrata con la sovrapposizione, nella a certe variabili. galassie dai bracci continui e più evi- muova nello stesso senso dei bracci, regione centrale, di un'onda in ritardo e Nella simulazione di Gerola e Seiden denti il processo di formazione stellare possono verificarsi due risultati a se- un'altra in anticipo. Per quanto concer- si suppone che il disco galattico, infini- fosse associato a onde di densità, men- conda dell'orientazione della spirale: ne la loro origine, le onde di densità po- tamente sottile, sia suddiviso in celle, tre nelle altre prevalesse il meccanismo che il braccio della galassia punti nel trebbero risultare da interazioni con al- di circa 650 anni luce, che si muovono di autopropagazione. senso del movimento o che punti in tre galassie, da distorsioni del nucleo o in regime di rotazione differenziale; Le cose, però, non erano così sem- senso contrario. Le galassie del primo dalla dinamica intrinseca del disco. quelle interne ruotano più rapidamen- plici. Nel 1986 Stephen Lubow, Steven caso presentano bracci «in anticipo», Sebbene le onde di densità siano state rispetto alle esterne, secondo una Balbus e Lennox Cowie scoprirono quelle del secondo caso «in ritardo». te osservate nel 1976 dal gruppo di curva di rotazione verosimile. In accor- che la viscosità del gas e l'interazione Le due possibilità sono equiprobabili Frainois Schweizer e, indipendente- do con questo modello, c'è una proba- gravitazionale tra il disco di gas e il di- dal punto di vista della teoria. mente, da quello di S. Strom, la loro bilità, piccola ma non nulla, che si svi- 10-1 sco di stelle, indipendenti nel modello Nel 1966 M. Fujimoto notò che, nel ubiquità non fu confermata se non ot- luppi spontaneamente un processo di di Lin e Shu, di fatto impedivano le tracciato del braccio a spirale, tranne to anni più tardi. Nel 1984 Debra e formazione stellare in alcune di queste F5 G5 collisioni. Veniva smentita, inoltre, l'i- che nei pressi del raggio di corrotazio- Bruce Elmegreen dimostrarono la pre- delle, il quale andrebbe estendendosi potesi di Fujimoto, e la teoria delle on- AO A5 FO KO K5 MO ne, la materia del disco incontra l'onda senza di onde di densità nei dischi e alle celle vicine, in maniera aleatoria. de di densità si ritrovava senza mecca- 111111~ 11T111~1MEMI di densità (o quest'ultima incontra la conclusero che le galassie con bracci di Si introduce allora la rotazione diffe- 10-2 nismo di formazione stellare. materia del disco) a una velocità supe- spirale più luminosi e definiti possedes- renziale. Le celle alle quali si è propa- 50 40 30 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Nel lavoro del 1984, gli Elmegreen riore a quella del suono nel mezzo in- sero onde di ampiezza maggiore. gata la formazione stellare sono cir- TEMPERATURA DELLA SUPERFICIE (migliaia di Kelvin) proponevano che il rapporto di forma- terstellare. La collisione con le nubi di La teoria dell'autopropagazione a- condate da nuove celle, alle quali può zione stellare non dipendesse dall'am- gas incrementerebbe la produzione di leatoria della formazione stellare si raf- propagarsi in maniera aleatoria la for- piezza dell'onda di densità. Due anni stelle e la conseguente luminosità. finò grazie alla comparsa della teoria mazione stellare. Si introduce di nuovo Il diagramma di Hertzsprung-Russell rappresenta la relazione tra la luminosità delle stel- dopo, dimostrarono che le onde di Tre anni più tardi, Alar Toomre di- delle onde di densità. Ma le prime idee la rotazione differenziale e si reitera il le e la loro temperatura superficiale. Le stelle si raggruppano in talune regioni del dia- densità non intensificavano la forma- mostrò che un'onda con bracci in anti- sulla possibile propagazione della for- processo. Per riprodurre nel modo mi- gramma. Le stelle della «sequenza principale», come il Sole, formano una diagonale dal- zione stellare. Nel 1986 fu pubblicato cipo non è stabile ma si propaga radiai- mazione stellare da una regione alle al- gliore le condizioni fisiche del mezzo l'estremo superiore sinistro, dove si trovano le stelle di maggiore dimensione, massa e un altro lavoro in questo senso, firma- mente fino al centro. Il problema del- tre risalgono a E. Opik che, nel 1953, interstellare, si aggiunge un tempo di temperatura, fino all'inferiore destro, dove si situano quelle più piccole, meno massicce e to da Marshall McCall e Fred Schmidt. l'avvolgimento restava aperto. Vi sa- propose che la compressione del gas recupero, vale a dire il tempo impiega- più fredde. Le «supergiganti» nella parte alta e le «giganti» in quella centrale, a destra Nelle ricerche degli uni e degli altri, rebbero, inoltre, altre onde che si pro- necessaria a generare stelle potesse es- to da una cella che ha già formato stel- della sequenza principale, sono molto più voluminose delle stelle della sequenza princi- si misurava il rapporto di formazione pagano fino al raggio di corrotazione o sere dovuta a esplosioni di supernova le a tornare nelle condizioni necessarie pale; per esigenze di rappresentazione sono state rese a un cinquantesimo della propor- stellare mediato su tutto il disco, per a partire da questo verso l'esterno, in in regioni di formazione stellare vicine per produrne altre. zione reale. I colori e le dimensioni relative sono un'approssimazione della realtà. metterlo successivamente in correlazio- dipendenza dalla sua lunghezza d'onda alla nube di gas. Oltre a riscaldare il mezzo interstel- ne con il grado di definizione dei brac- e dal fatto che i bracci siano in anticipo Nel 1963, Walter Baade suggerì che lare, il fenomeno della formazione di ci a spirale. Una simile correlazione o in ritardo; esse subirebbero inoltre la formazione stellare in IC1613 - ga- stelle distrugge le parti della nube mole- cali, impossibile da ottenere in processi creano alcuna struttura a spirale e, se la non era però riscontrabile. E, in assen- grandi alterazioni al raggiungimento lassia irregolare del Gruppo locale di- colare prossime alle stelle più calde. di macroscala. Ben presto apparvero le generano, è transitoria. za di essa, non si poteva attribuire ai delle condizioni di risonanza. stante circa due milioni e mezzo di an- L'aleatorietà del processo non dipende pecche del modello che abbiamo appe- Nel 1983, Thomas Statler, Neil Co- bracci di spirale la formazione stellare. ni luce - si fosse prodotta mediante da alcun fattore intrinseco. Non è ob- na esposto. Le variabili in ingresso (di- mins e Bruce Smith tentarono di svi- D'altra parte, per dimostrare che le Nate dalle supernove propagazione da una regione all'altra. bligatorio che una determinata nube mensione delle celle, probabilità spon- luppare un modello tridimensionale onde di densità non influiscono sulla Nel 1964, Adriaan Blaauw sostenne molecolare si trovi in uno stato propi- tanea, probabilità indotta, tempo di re- che tenesse conto anche dello spessore formazione stellare non basta appellar- In linea con i risultati di Toomre, i l'esistenza di sequenze di età da un zio per formare stelle, purché lo sia cupero e altre) mancavano di un'inter- del disco, ma non ebbero successo. Le si al tasso di produzione di stelle per lavori posteriori di Lin, Y. Lau, James estremo all'altro di taluni aggregati di un'altra adiacente. Di questa ambiguità pretazione fisica. L'intervallo di valori spirali generate erano transitorie e po- unità di superficie. Occorre studiare Mark e altri mostrarono che le riso- stelle della nostra galassia. Nel 1966, si deve in qualche modo tener conto nel che si possono adottare non ha altra co definite. Il loro lavoro ebbe pochis- caso per caso e confrontare la forma- nanze e la corrotazione non hanno solo Bengt Westerlund e Donald Mathew- modello. E in questo modo introducia- giustificazione che l'idoneità a originare sima eco. Nessuno avrebbe messo in zione stellare nei bracci con la genera- un ruolo passivo. Le onde che si propa- son trovarono indizi che confortavano mo informazione su fenomeni fisici lo- spirali plausibili. Valori diversi non discussione il meccanismo di autopro- zione nel resto del disco. 34 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 35 Le parti esterne del disco di una galassia La galassia a spirale NGC 5248 appare in una immagine a colori combinata realizza- a spirale hanno una rotazione angolare ta al telescopio Isaac Newton (da 2,5 metri) del gruppo Isaac Newton, installato nel- più lenta rispetto a quelle interne, feno- l'Observatorio del Roque de Los Muchachos (La Palma) dell'Istituto di astrofisica meno detto rotazione differenziale. Per delle Canarie. In questa galassia singolare la funzione iniziale di massa nei bracci ge- questo, se i bracci di spirale fossero una nera una frazione elevata di stelle massicce. I bracci hanno anche un'efficienza mag- struttura legata al disco, si avvolgereb- giore rispetto al resto del disco in quanto a produzione di stelle. bero su se stessi producendo una confi- gurazione che non si osserva nella realtà, e finirebbero per scomparire. Nell'illustrazione in basso è mostrato un segmento di braccio che parte da un punto A situato al margine del nucleo e termina in un punto C al bordo del disco. Il punto B si trova a metà strada tra A e C. Per un disco di dimensioni medie e una curva di rotazione tipica, dopo 100 milioni di anni il punto A avrà per- Nel modello dell'autopropagazione ca- corso un giro, mentre C ne avrà percor- suale il disco di una galassia si considera so solo mezzo (in alto a destra). Dopo composto da celle di uguale dimensione 200 milioni di anni, il punto A avrà fat- in rotazione differenziale. La formazio- to due giri e C uno (in basso a sinistra). ne stellare che, spontanea o indotta, si Dopo 300 milioni di anni A avrà percor- produce in una cella (stella piena) può so tre giri e C solo uno e mezzo (in bas- trasmettersi in modo casuale a celle vici- so a destra), e così via. In un tempo pari ne (stelle vuote). Queste inducono, a lo- all'età dell'universo, il punto A avrà fat- ro volta, la formazione stellare in altre to 50 giri più del punto C. In alto, si ve- celle attigue. de come le onde di densità si producano solo fra la risonanza interna (RIL) e la risonanza esterna di Lindblad (REL). sul meccanismo dominante nella for- nuto lavorando su un campione di ga- Nel 1998, José Miguel Gonzalez e io Possiamo paragonare il moto dell'onda mazione stellare a grande scala. En- lassie dai bracci ben definiti, le funzio- includemmo un'onda di densità nel di densità a quello di un solido rigido trambe davano per scontato che la ni iniziali di massa differiscono nei modello di autopropagazione tridimen- con velocità angolare costante Qp. La funzione iniziale di massa fosse la stes- bracci e questi riescono in misura mi- sionale. Oltre a ottenere bracci più defi- materia del disco si muove, in regime di sa nei bracci rispetto al resto del disco. nore del disco a generare stelle di tutte niti, come ci aspettavamo, arrivammo rotazione differenziale, a una velocità D'altra parte, se la funzione iniziale le masse, sebbene lo superino in quan- a conclusioni interessanti. In primo luo- (r). Esiste un raggio, detto di corrota- di massa nei bracci favorisse la forma- to a produzione delle stelle più massic- go, se l'onda di densità è del tipo con zione (CR), dove la materia del disco e zione di una frazione elevata di stelle di ce. Ciò è vero per quel che riguarda la bracci in anticipo, la struttura a spirale l'onda di densità hanno la stessa velocità grande massa, più luminose, rispetto al maggior parte delle galassie del nostro scompare. In secondo luogo, l'autopro- di rotazione. Data la rotazione differen- resto del disco, misureremmo una mag- campione. In poche altre l'efficienza di pagazione sviluppa i bracci al di là della ziale, tra RIL e CR l'onda di densità si giore efficienza di formazione di stelle formazione di stelle di tutte le masse è risonanza esterna di Lindblad, serran- muove più lentamente del disco, mentre massicce nei bracci. Questa maggiore maggiore nei bracci che nel resto del doli fin quasi a produrre un anello in tra CR e REL avviene l'opposto. Se gli efficienza non implicherebbe però una disco, senza che vi siano differenze nel- alcuni casi. Questa seconda conseguen- estremi dei bracci puntano nello stesso maggiore efficienza globale, vale a dire le funzioni iniziali di massa. za potrebbe spiegare alcune discrepan- senso in cui si muove il disco (a destra), relativa alla massa totale delle stelle. Nelle galassie dai bracci ben definiti, ze nella stima delle posizioni che si as- vengono denominati «bracci in antici- Però, se misurare l'efficienza di for- l'efficienza di formazione di stelle di segnano alle risonanze in certe galassie; po»; se puntano in senso contrario mazione stellare non è semplice, è an- grande massa è maggiore nei bracci. inoltre si osservano anelli in una frazio- «bracci in ritardo» (a sinistra). La mag- cora più complesso stimare la funzione Inoltre, essendo qui diversa la funzione ne apprezzabile di galassie. gioranza delle galassie è riconducibile a iniziale di massa, compresa quella della iniziale di massa, i bracci non generano A seconda, infine, delle caratteristi- quest'ultimo caso. nostra galassia. Dal 1995, sto svilup- una massa totale di stelle maggiore ri- che del mezzo interstellare e dell'am- pando con Fernando de Pablos un me- spetto al resto del disco. Questo feno- piezza dell'onda di densità, si potrà todo alternativo per stimare efficienze meno non si verifica in galassie dai avere un'intensificazione della forma- Alla fine degli anni ottanta si fece levò, nel 1990, gradienti di colore in della formazione stellare dei bracci in di formazione stellare per tutto l'inter- bracci meno definiti. Pertanto, se ne zione stellare o l'alterazione della fun- strada con più forza l'idea che il pro- galassie esterne alla Via Lattea. confronto a quella del resto del disco. vallo di masse; metodo con cui con- dovrà concludere che le onde di densità zione iniziale di massa. Con tutto cesso di formazione stellare fosse do- In uno di quei primi lavori, studiai, con frontiamo queste grandezze nei bracci intervengono nella formazione stellare questo, il processo di formazione stel- vuto solo all'autopropagazione. Nelle Il ruolo dei bracci John Beckman, diverse galassie dai rispetto al resto del disco. Così facen- aumentandone l'efficienza o alterando lare nelle galassie non può dirsi in as- galassie dai bracci meglio definiti bracci ben definiti e altre dai bracci con do, però, poniamo limiti ai valori che la funzione iniziale di massa, in modo soluto sviscerato. Ma si può dire di l'onda di densità, la cui esistenza era Nel 1995, Soledad del Rio e il sotto- un tracciato più indistinto; osservam- possono assumere le funzioni iniziali di tale che nei bracci viene prodotta una aver compiuto un altro passo avanti data per certa, controllava il processo scritto misurarono gradienti di colore mo che nelle prime l'efficienza di for- massa dei bracci e del resto del disco. frazione maggiore di stelle più massicce nella comprensione delle leggi che lo di autopropagazione, privilegiando le nei bracci di un campione di galassie a mazione delle stelle di grande massa era In base ai risultati che abbiamo otte- e luminose rispetto al resto del disco. regolano. zone di maggiore densità del gas. spirale. Nel mettere in relazione tali maggiore nei bracci che nel resto del di- Tuttavia il processo di autopropaga- gradienti con la posizione di risonan- sco, mentre nelle seconde era dello stes- zione non giustificava né l'esistenza dei ze e corrotazioni, riuscimmo a eviden- so ordine di grandezza. Risultati che fu- gradienti di età e di colore, né l'effi- ziare differenze significative tra le ga- rono confermati da Linda Tacconi e JORDI CEPA NOGUE, esperto in ELMEGREEN B., Triggered Star Formation in Star Formation in Stellar Systems, cienza della formazione stellare. Yuri lassie dai bracci ben definiti e quelle Judith Young nel 1990, da Christine formazione stellare, insegna astrofisica Cambridge University Press, 1992. Efremov nel 1985 e T. Sitnik nel 1989 dai bracci meno definiti. Wilson e Nicholas Scoville nel 1991 e presso la Universidad de La Laguna, FRANCO _I., Large Scale Pro pagating Stellar Formationi n Star Formation in Stel- rilevarono gradienti di età nella nostra Dal 1989 il mio gruppo dell'Univer- dal gruppo di Johan Knapen in lavori oltre a svolgere lavoro di ricerca presso lar Systems, Cambridge University Press, 1992. galassia all'interno di un braccio di spi- sidad de La Laguna sta sperimentando effettuati a partire dal 1992. l'Istituto di astrofisica delle Canarie. BERTIN G. e LIN C. C., Spirai' Structure in Galaxies, The MIT Press, 1996. rale. Anche il gruppo di Paul Hodge ri- svariati metodi per valutare l'efficienza Non vi era accordo tra le due ipotesi 36 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 37 .n M•..n À. I I INF' I...AIA limai 1.„911111111111~ Mi N M IN' ...imr..~.-- - ,I ‘,5 ,ii wr NEW l" , llg lanioi i ~mole 'omoni( w:i.0"t i_ tri,geIrilb tffigfi - «MAY( RUE 31:19 )0010101 O' 010101~3:X1, filSAINA _ inmounc-à -- . lir :fIfni-r-r 1 gar _ 14•CM". 3 - I' hiírn Ho partecipato a questo sviluppo con Next hanno diretto le loro opere prime con meno di Wave Films, una società dell'Independent Film 10 000 dollari. di Peter Broderick Channel che finanzia cineasti indipendenti, sia In generale, quanto più basso è il budget tanto 5 che riprendano su pellicola o in digitale. Tra il maggiore è il vantaggio finanziario di girare in di- 1998 e il 1999 il numero di richieste di fondi per gitale: il costo del materiale e dello sviluppo delle opere digitali è raddoppiato, fino ad arrivare al pellicole grava di più sul budget complessivo dei 51 per cento delle richieste totali nei primi sei film meno costosi. sta cambiando mesi del 2000. Non deve sorprendere che i primi utilizzatori Un nuovo modello .- delle tecnologie digitali siano stati i cineasti con di finanziamento risorse finanziarie limitate. Il cinema è sempre stato una delle forme d'arte più costose: a diffe- Le apparecchiature digitali hanno trasformato renza di un poeta o di un pittore, un regista ha l'economia della produzione di film a basso co- bisogno di risorse finanziarie e di attrezzature sto. Nel modello tradizionale, lo scrittore crea costose. Nessun progresso ha abbassato il costo una sceneggiatura e poi cerca di convincere qual- Videocamere L a rivioluzione digitale nella produzione di film è in corso: delle produzioni cinematografiche così drastica- che finanziatore a fornire i fondi necessari a tra- digitali e nuovi la già impressionante qualità raggiunta dalle videocamere mente quanto le videocamere digitali e i soft- sformarla in un film. Se ci riesce, probabilmente ware di post-produzione per il montaggio e gli dovrà accettare compromessi sulla direzione arti- digitali commerciali continuerà a migliorare, così come la strumenti di effetti speciali. I cineasti indipendenti possono stica del film; spesso ciò significa cedere alla con- potenza degli strumenti per il montaggio al compu- ora permettersi i mezzi necessari alle fasi sia di troparte finanziaria il potere di approvare la sce- montaggio non solo produzione sia di post-produzione e produrre neggiatura e il cast, sia essa uno studio di Hol- ter. Il maggiore ostacolo che rimane è il sistema di di- opere che non riuscirebbero mai a filmare nel lywood o una compagnia indipendente. trasformano stribuzione tradizionale, incapace di gestire la nuova ondata di modo tradizionale. Nel nuovo modello di produzione di film con il modo di produrre produzione di film digitali. In effetti, finora la rivoluzione digi- Lo spettro dei budget per fare film digitali è videocamere digitali, i cineasti valutano realistica- molto ampio. I prossimi episodi della saga di mente le risorse prima di scrivere la sceneggiatu- film, ma tale ha avuto il maggiore impatto nel settore della produzione Guerre Stellari vengono girati con camere ad al- ra: in questo modo essa può adeguarsi ai fondi dita definizione e probabilmente costeranno oltre sponibili, e ci si può dedicare alla parte artistica indipendente. Lavorando al di fuori delle infrastrutture e delle determinano anche 100 milioni di dollari. L'ultimo film digitale di del lavoro anziché a cercare denaro. costrizioni degli studi hollywoodiani, i produttori indipendenti Lars von Trier, Dancer in the Dark, è costato Nei primi anni novanta, vi fu una serie di film quali film vengano hanno la flessibilità necessaria per cogliere nuove opportunità e circa 13 milioni di dollari, ma altri registi han- a budget ultra-basso, tutti girati su pellicola pri- prodotti no realizzato film digitali con budget compresi ma dell'avvento del digitale: El Mariachi, per il sono molto motivati a ridurre i costi di produzione. tra 2 e 8 milioni di dollari e alcuni esordienti quale Robert Rodriguez aveva a disposizione un 82 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 83 L- CONVERTITORE sa ANALOGICO-DIGITAL ! cinepre e videocamere digitali cattura- e cineprese tradizionali registrano 24 fotogrammi al secondo su una iL— no le immagini su chip di sili- -A L pellicola a base di acetato sulla quale sono deposti tre strati di emul- cio, anziché sulle ordinarie pelli- sione di alogenuro d'argento sensibilizzati al rosso, al verde o al blu. Dopo cole da 16 o 35 millimetri delle ci- CODIFICATORE che la pellicola è stata esposta e sviluppata, il ne- neprese tradizionali. I dati passa- gativo è trasferito sul nastro magnetico no dal chip a una videocassetta CHIP di una videocassetta. L'informazione nella videocamera. Il regista può DV così registrata (immagini e suoni) è CODEC collegare la videocamera a un immessa in un sistema di montaggio computer tramite un cavo IEEE non lineare controllato dal compu- 1394, trasferire i dati sul disco fis- IEEE 1394 ter, di solito un Avid. Il film è monta- .; so del computer e montare le Im- to in modo digitale su questo siste- magini senza alcuna perdita di qualità. Finora, una volta completati, i ma, che produce un'EDL (edit film vengono generalmente trasferiti su pellicola per poter essere mo- Informazione spedita PELLICOLA A BASE sion list) che indica con precision strati al pubblico mediante un tradizionale proiettore da cinema. Ma per il montaggio DI ACETATO quali parti del negativo originale s quando si diffonderanno i proiettori digitali i dati potranno essere in- ranno usate e in che ordine; il negativo sarà tagliato appropriatamente. Infi- \v iati via satellite o con cavi a fibre ottiche. ne, dal negativo finale si realizzano le copie per la distribuzione nei cinema.ti La versione cane e uno scuolabus, divenuti motivi portanti ___)montata è film girati in esterno usando scene preparate con del film; Commessi, realizzato da Kevin Smith rseug nisatrsatrtoa cura, Big Monday mostrava la vita di una strada nel negozio in cui lavorava realmente e The vera, comunicando un'autenticità da documenta- Brothers McMullen girato principalmente nella rio. Un altro esempio è quello di Paul Wagner, ,sesg casa dei genitori di Edward Burns, dove la ma- che ha usato una piccola camera digitale per gira- dre cucinava per la troupe. Questi esempi hanno re in Tibet alcune scene chiave della sua opera dimostrato per la prima volta che si potevano COMPUTER Trasferimento Windhorse, estremamente critica sull'occupazio- fare film con meno di 100 000 dollari; e ora del film su nastro ne cinese di questo paese. Le autorità non avreb- VIDEOREGISTRATORE l'avvento dei mezzi digitali ha accelerato la ridu- bero mai permesso di girare sul luogo un film del zione dei budget per le opere prime, concedendo genere, ma gli operatori furono scambiati per tu- maggiori possibilità creative a tutti coloro che Film visto su OW" risti che realizzavano un video amatoriale. vogliono realizzare un film. uno schermo VIDEOCASSETTA Se il regista ha una videocamera digitale e sta o registrato lavorando con un piccolo gruppo di operatori e su VCR Le nuove possibilità creative di attori, può sfruttare fattori imprevedibili, così come succede nel girare documentari. Lo scorso in campo digitale autunno chiesi a un regista quando pensasse di fi- Sul set di un film tradizionale, la cinepresa è in Il segnale può nire il suo film digitale. «Questa sera, se si mette a funzione solo per una piccola parte del tempo, a essere criptato piovere» fu la risposta. causa del costo del materiale e dello sviluppo e del per la distribuzione Inoltre la produzione digitale riduce il costo del- satellitare tempo richiesto per illuminare e preparare ciascu- la creazione di effetti visivi, via via che migliora la na scena. Sul set di un film in digitale, la videoca- possibilità di produrre al computer effetti spetta- mera riprende per una frazione molto maggiore colari e raffinati. Di recente la Next Wave Films del tempo, e i registi spesso usano due camere, co- ha ricevuto un film a basso costo con eccellenti ef- sa improponibile per la maggior parte dei film gi- fetti digitali che probabilmente sarebbero costati rati su pellicola. uno o due milioni di dollari se fossero stati realiz- In alcune produzioni a basso costo, il rapporto zati da uno studio di effetti speciali. tra il metraggio delle scene girate e di quelle utiliz- Taglio del I produttori di film digitali possono anche evi- negativo zate può essere di 3 a 1; per le opere in digitale il secondo l'EDL tare il trasferimento su pellicola per la distribuzione nei cinema, o posticiparlo finché non tro- rapporto può arrivare anche a 50 a 1. Ciò con- prodotta sente di lavorare in modo improponibile con i dall'AVID vano un finanziatore. Se invece il film non viene film tradizionali: si possono filmare le prove, co- Copie per proiettato nel circuito dei cinema, la copia origi- gliendo momenti di ispirazione che altrimenti an- la distribuzionr nale basta per la trasmissione televisiva via cavo, drebbero persi. Invece di effettuare poche riprese, PROIETTORE via etere o via satellite, o anche per la diffusione il regista può girare quanto è necessario per rag- CINEMATOGRAFICO su Internet. giungere un alto livello qualitativo, ed è possibile Entusiasmo degli indipendenti, sperimentare per tutto il processo di realizzazione del film, grazie al playback digitale, che permette cautela di Hollywood di vedere immediatamente ciò che è stato registra- Sebbene la produzione digitale di film abbia ac- to sul set, invece di aspettare uno o due giorni. quisito importanza nel settore indipendente, il Le videocamere digitali permettono anche di cambiamento a livello dei grandi studi di produ- girare una storia immaginaria in un ambiente reale. Michael Rehfield, regista e protagonista di Big zione, che hanno investito in un processo produt- Monday, ha ambientato il suo film nelle vie e nel- tivo standardizzato da decenni, è stato molto più la metropolitana di New York. A differenza dei PRODIEIGTITTOARLEE TRASPORTO lento. Anche grazie all'attività della sua società di 84 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 85 effetti speciali, la Industrial Light & Magic, Geor- Girare su pellicola e su video ge Lucas è uno dei principali sostenitori dell'evo- luzione digitale nella comunità dei produttori ci- digitalr- mondi a confronto nematografici. Oltre ad aver promosso l'avvento della proiezione digitale insistendo, nella prima- vera 1999, affinché La minaccia fantasma fosse • proiettato elettronicamente in diversi cinema, Lucas è stato un catalizzatore nel diffondere la produzione digitale nel settore ad alto budget. Con l'annuncio che il secondo e terzo episodio della nuova trilogia di Guerre stellari saranno girati con camere ad alta definizione, egli ha non solo espresso la sua convinzione che film da 100 FILM NON NASTRO milioni di dollari possano essere prodotti in digi- SVILUPPATO DIGITALE tale, ma ha anche spronato Sony e Panavision a collaborare nello sviluppo di nuove camere digitali ad alta definizione. Sviluppo in Oltre ad avere una risoluzione circa doppia ri- laboratorio spetto al video tradizionale, queste camere producono 24 schermate al secondo: l'ideale per materiale destinato a essere trasferito su pellico- Trasferimento la a 24 fotogrammi al secondo. Si evitano così del film su nastro molte delle anomalie che possono peggiorare la qualità del trasferimento da video a film. Montaggio Ma non è certo venuto il momento di dichiara- con un sistema re morto il film su pellicola. Centinaia di migliaia V non sofisticato Montaggio di cinefili in tutto il mondo si sono formati su cel- con il sistema luloide; Hollywood non vuole mettere in pericolo AVID il suo rapporto con il pubblico e, anche se la ven- dita di videocassette è più remunerativa, la distribuzione cinematografica è una fonte di entrate non secondaria. Gli studi di produzione più importanti saranno molto cauti nell'introdurre mezzi di produ- E poi c'è Internet: la rete sarà la chiave nello Gli indipendenti tenteranno di reinventare la Sempre più zione digitali, almeno finché non sarà ben chiaro sviluppo di nuovi modelli di distribuzione e per- distribuzione usando il Web in tandem con altre registi girano Creazione di una EDL Film finito che si può girare in digitale e raggiungere alla fi- metterà agli indipendenti di costruirsi accessi di- strade digitali. I sistemi di proiezione digitali per- documentari e riversato ne una qualità equivalente a quella dei film at- retti al pubblico. Chiunque acceda a Internet può metteranno per esempio lo sviluppo di una rete di e film con su nastro digitale tuali proiettati in un cinema. Alcuni film potran- acquistare on-line un film e farselo recapitare per «microcinema», che potranno operare con una videocamere no essere ibridi, con un misto di pellicola e digi- posta in forma di videocassetta o di DVD. Gli in- copertura finanziaria molto più bassa dei cinema digitali, come tale; altri useranno la tecnologia digitale per ot- dipendenti, da Kevin Smith (Commessi, In cerca tradizionali e rivolgersi a un pubblico affezionato quelle usate per Ritorno su pellicola tenere effetti particolari che non assomiglino ai di Amy) al gruppo di The Blair Witch Project, che cerca i migliori nuovi film prodotti fuori da Pa per Chasers per il taglio 4 Opzione: film su pellicola. hanno già dimostrato la capacità di Internet di at- Hollywood. Un'altra via da perseguire sarà quel- (sopra). .••• trasferimento trarre l'interesse del pubblico su film proiettati la delle trasmissioni via satellite e via cavo. Le videocamere ...•••• su pellicola I mezzi digitali potranno nelle sale cinematografiche. Una tecnica analoga Il rovescio della medaglia è che, se gli indipen- digitali trasformare la distribuzione? può essere adattata al mercato dei film digitali denti non riusciranno a creare nuovi meccanismi aumentano ..••• Produzione 111•Mliple, non distribuiti nei cinema, per renderli accessibili di distribuzione, potranno essere emarginati. An- la possibilità di una copia Via via che la produzione di film digitali au- a spettatori di tutto il mondo. che se per loro fare film sarà più facile che nell'era di far entrare dal negativo menterà, un numero crescente di film eccellenti Infine, una volta che la larghezza di banda sarà «analogica», sarà più difficile ottenerne la proie- nel film non troverà distribuzione adeguata nei cinema incrementata in modo sostanziale, i film potran- zione nelle sale. Ma se riusciranno a tracciare situazioni non poiché gli schermi convenzionali saranno ancora no essere forniti on-line. Gli spettatori con acces- nuove strade per la distribuzione, l'originalità e la previste. Invio dedicati ai prodotti di Hollywood. Il numero di so al World Wide Web ad alta velocità e connes- qualità dei film disponibili al pubblico aumente- ai cinema film indipendenti girati annualmente negli Stati sioni fra computer e televisore potranno vedere i ranno drasticamente: la rivoluzione digitale nella Uniti potrebbe facilmente raddoppiare nei prossi- film a casa con una qualità audio e video ragione- produzione potrebbe condurre a un rinascimento PROIETTORE DIGITALE mi anni, il che porterà verosimilmente a una crisi volmente buona. digitale nella distribuzione. nella distribuzione di queste produzioni. D'altra parte, oggi gli indipendenti hanno Caricamento un'opportunità senza precedenti per sviluppare della pellicola vie di accesso al pubblico che siano alternative al PETER BRODERICK è presidente della COLLIER MAXIE, The IFILM DV Filmmaker's Handbook, Son #1 sistema di distribuzione tradizionale. Nonostante Next Wave Films, che finanzia film digitali e Media, 1998; disponibile al sito www.dvfilmmaker.com le difficoltà, i produttori indipendenti hanno mol- fornisce fondi a cineasti indipendenti. Ha tenu- BILLUPS SCOTT, Digital Moviemaking, Michael Wiese Produc- te frecce al loro arco. La conoscenza della loro at- to corsi sulla produzione indipendente di film tions, 2000; disponibile al sito www.mwp.com/pages/booksdigital- tività da parte del pubblico è cresciuta, grazie a all'Università della California a Los Angeles e movie.html 4:2 una maggiore divulgazione offerta dalla stampa e presentazioni sulla produzione digitale a vari «DV»; sul Web all'indirizzo www.dv.com dai festival cinematografici e alla diffusione di ca- festival cinematografici. Mark Stolaroff e Tara «RES»; sul Web all'indirizzo www.resmag.com •0i-^r• • '•i•"•'n '•nl• e••••^•• 4~•1, • .7# •• • «•• "• 11 1••' 'r' • nvneaudleier vàre iaa c cchraeev sloc'o edfrfeeed.ritcaa dtii aelc cceinlleemntai; f silim p udòi gpietarlcii òco pnrtei-- \V13ernoedreursicok h aa nquneos tcoo lalratbicoorlaot.o strettamente con w«Vwiwde.2o-gproapph.cyo»m; s ul Webw awll'win.dnierxiztwzoa vwewfiwlm.vs.icdoemography.com 86 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 87 . . I primi passi DISPOSITIVO DIGITALE A MICROSPECCHIO (DMD) del cinema digitale PER IL ROSSO ROSSO, PRISMI VERDE, BLU DMD PER di Peter D. Lubett MESCOLATI IL VERDE in dal primo episodio di Guerre F stellari, 23 anni fa, George Lu- cas è stato un pioniere della tecno- — logia applicata al cinema. Il suo film SCHIERA DI MICROSPECCHI più recente, La minaccia fantasma, contiene circa 2000 effetti speciali girati in digitale. Ma Lucas si è spinto ancora più in là: negli Stati Uniti alcune delle prime proiezioni, nell'estate DMD PER del 1999, sono state realizzate in digita- LENTI DI PROIEZIONE k IL BLU le, meravigliando il pubblico per la qua- lità straordinaria del suono e per la brillan- qvais tezza e la definizione delle immagini. LUCE BIANCA AD ALTA Il proiettore digitale funziona, ma si devono INTENSITÀ ALLO XENO ridurre i costi perché possa trovare ampia diffusione. Per i film tradizionali, occorre produrre molte copie in negativo dall'originale in positivo del film montato; dai negativi si ottengono le migliaia di copie positive da distribuire nei cinema. Il cinema digitale parte anch'esso da una copia originale: l'intero dard delle grandi produzioni cinematografiche (tipi- I proiettori film, dopo il montaggio, è un grosso file, in media di camente 3000 linee e un rapporto di l 200:1). digitali della circa 1000 gigabyte. Una volta compresso, il file po- Il cinema digitale è promettente anche dal punto Texas Instru- trebbe essere trasferito ai cinema mediante cavi a fi- di vista finanziario. Oggi, per distribuire un film in ments mandano bra ottica o via satellite. Nelle dimostrazioni del 1999 tutti gli Stati Uniti occorrono circa 5000 copie a la luce a prismi i dischi fissi con i relativi drive furono trasportati fisi- 2000 dollari l'una, senza contare i costi di spedizio- che inviano le camente nei luoghi di proiezione. Dimostrazioni ne; le copie durano circa 30 proiezioni e poi devono lunghezze d'on- successive a più bassa risoluzione della Disney Films essere sostituite. Viceversa, i 19 lettori digitali da 18 da del rosso, del usavano DVD come supporto trasportabile. gigabyte usati per memorizzare l'originale de La mi- verde e del blu I test del 1999 sperimentavano tecnologie di naccia fantasma costano circa 260 000 dollari e du- agli appropriati proiezione della Hughes-JVC Technology e della di- rano indefinitamente; e le copie inoltre possono es- dispositivi digi- visione DLP della Texas Instruments. Il sistema DLP sere realizzate immediatamente e a basso costo. tali a micro- presentò meno problemi tecnici e ora appare come La distribuzione digitale via satellite o su linee a fi- prismi (DMD). il capofila del settore:è stato scelto alla fine del 1999 bra ottica offrirebbe vantaggi nella spedizione, per- Intanto l'infor- dalla Disney per la presentazione digitale di diversi mettendo la distribuzione simultanea ai cinema. È mazione conver- film, tra i quali Tarzan, ToyStory2 e Mission to Mars. ciò che è stato dimostrato da Cisco Systems e 20th tita in pixel Un proiettore digitale sfrutta un sistema in tricro- Century Fox l'estate scorsa alla Supercomm di Atlan- dal file del film mia rosso-verde-blu (RGB), proposto da Thomas ta: sono occorse circa due ore su linee ad alta velo- viene inviata Young nel 1801, che è alla base della fotografia e cità per scaricare il file compresso da 42 gigabyte del inquadratura per della TV a colori. Il proiettore DLP impiega tre dispo- film di animazione Titan A.E. Ma i benefici riguarda- inquadratura al sitivi a microspecchi (DMD), uno per ciascun colore. no quasi esclusivamente gli studi di produzione, DMD. Un DMD La luce bianca, ottenuta da una sorgente allo xeno mentre i gestori dei cinema dovrebbero sostenere sta nel palmo di di alta intensità (5000 watt), viene separata da pri- spese consistenti: i proiettori digitali costano molto una mano e i smi nelle tre componenti monocromatiche, poi in- più di quelli convenzionali, e la prospettiva di adat- suoi minuscoli dirizzate al rispettivo DMD. Ciascuno di questi è una tare una sala multiplex non entusiasma nessuno. specchi, ciascuno schiera di l 280 x 1024 specchi controllati in digitale I proiettori digitali miglioreranno. Il loro destino è di 16 micrometri (3 932 160 specchi in tutto!) che riflettono le varie questione non di prestazioni tecniche ma di merca- quadrati, ruota- intensità del colore ottenute dal file di dati per to. I gestori dei cinema devono trovare la distribu- no indipendente- proiettare la loro componente dell'immagine. zione e la proiezione digitale attraenti sotto il profilo mente su perni Un proiettore digitale è grande quanto uno stan- artistico ed economico, altrimenti il cinema digitale micromeccanici, dard per pellicola da 35 millimetri e può fornire la resterà una promessa. Anche George Lucas, che sta secondo le istru- stessa risoluzione. I proiettori digitali del 1999 aveva- girando e montando il nuovo episodio di Guerre stel- zioni digitali. no risoluzioni vicine a 2000 linee orizzontali, con rap- lari con mezzi digitali si aspetta di presentarlo nel so- Le componenti porti di contrasto (bianco/nero) di 1000:1, confron- lito modo: proiettando un film di celluloide. riflesse tornano tabili con le attuali pellicole a colori da 35 millimetri. a mescolarsi Sono prestazioni molto migliori dei parametri richie- PETER D. LUBELL è consulente di telecomunicazioni prima di rag- sti negli Stati Uniti alla TV ad alta definizione. Tutta- alla Communications Strategies di Albe rtson e profes- giungere la lente via, c'è ancora una bella differenza rispetto agli stan- sore aggiunto alla Polytechnic University di New York del proiettore. 88 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 Personaggi, scene, interi film cnnn rno.riliti stati in digitale. Ma è possibile creare figure umane abbastanza realistiche da poter essere protagoniste di film generati al computer? D di Alvy Ray Smith è dietro le quinte uando, molti anni fa, l'attore Richard Dreyfuss consegnò a me e ai miei Q colleghi un Academy Award per la tecnica, ci guardò di sbieco sorri- dendo e ci disse con diffidenza: «Siamo indispensabili gli uni agli altri; non dimenticatelo, uomini che fate Toy Story. Stiamo entrando nel XXI secolo insieme.., almeno spero!». Gli attori in sala risero, alcuni nervosamente. Il timore di Dreyfuss era alimentato dalla voce secondo la quale gli scienziati del computer che simulano i personaggi di Toy Story rimpiazzeranno un giorno gli attori reali, non appena le loro creazioni saranno più simili all'uomo. Ma Hollywood può stare tranquilla: gli attori tori della Industrial Light & Magic hanno realiz- non saranno rimpiazzati da esseri generati al com- zato furiose onde da 30 metri che non avrebbero puter; i film completamente digitali però esistono potuto essere filmate dal vivo su un mare in bur- e stanno già modificando il ruolo dell'attore. rasca o simulate in altro modo. Toy story, del 1995, è stato il primo film a esse- In barba ai progressi tecnici, però, il successo al re realizzato interamente al computer, cioè senza botteghino di questi film è un'altra questione. Le Sebastian Caine, scene girate dal vivo. Da allora ne sono usciti altri adolescenti che hanno decretato il trionfo di Tita- forse l'essere tre: Z la formica (Antz), Megamicromondo (A nic non hanno riempito le sale per la grafica, ma umano digitale Bug's Life) e Toy Story 2, prodotti dalla Pixar per Leonardo Di Caprio e il fumettone romantico. più verosimile Animation per la Disney, tranne Z la formica, rea- Una parte della grafica al computer di oggi è fine a mai realizzato, lizzato dalla Pacific Data Images per Dream- se stessa: apparentemente al pubblico piace, e la è stato modella- Works. Benché affascinanti e realistici, questi film produzione di film si adegua. Tuttavia, a mano a to dalla Sony hanno comunque l'aspetto di cartoni animati. La mano che la tecnologia avanzerà, si ritornerà alla Pictures Ima- vera sfida è riuscire a costruire un Richard Drey- base: personaggi di spessore e storie valide, in cui i geworks sulle fuss o una Julia Roberts digitali verosimili. computer saranno usati in modo così sofisticato sembianze di L'idea che si possa costruire un personaggio che il pubblico non se ne accorgerà. Kevin Bacon umano convincente senza un attore ci conduce al- A che punto arriverà la simulazione? Possiamo per Hollow la controversa questione sulla realtà virtuale. È creare esseri umani verosimili sullo schermo? Co- Man-L'uomo ovvio che bisogna distinguere tra arte della recita- struire una persona completamente simulata signi- senza ombra. zione e rappresentazione degli attori; e anche in fica risolvere problemi enormi, come rappresenta- Per ottenere un futuro questi ultimi saranno necessari per conferi- re le emozioni, le sfumature fisiche e di comporta- risultato così re ai personaggi - interpretati da loro stessi o dal- mento. Un giorno potremmo produrre una Ma- realistico, si è le loro controparti digitali - azioni, espressioni, rilyn Monroe artificiale poiché lei, come chiunque partiti dallo voci e pensieri credibili. altro, è in ultima analisi una «macchina biologi- scheletro, I mondi in cui essi agiscono, tuttavia, stanno ca”; ma nessuno può dire se l'attrice virtuale esi- al quale si sono diventando sempre più digitali, e sempre più so- sterà «realmente>, e se sarà in qualche modo diver- poi applicati miglianti al mondo reale. In Titanic ci sono se- sa da quella reale. Forse finiremo per imbatterci in muscoli virtuali, quenze che non avrebbero potuto essere realizza- qualche ostacolo logico insuperabile. aggiungendo te senza la grafica computerizzata tridimensiona- gli occhi, la pelle le: la scena che mostra la folla sulla nave che si ro- Kevin Bacon dirige Kevin Bacon e i vasi vescia e affonda sarebbe stata troppo pericolosa, sanguigni complicata e costosa da ricreare dal vivo, in una Anziché fantasticare a vuoto, cerchiamo di ca- e controllando piscina situata in uno studio, o anche con un mo- pire quali obiettivi potremmo raggiungere in tem- i movimenti dello in miniatura. Per il recente film catastrofico pi brevi: ovvero un'integrazione del meglio dei fini delle La tempesta perfetta-The Perfect Storm, i produt- due mondi, umano e digitale, artistico e tecnico. articolazioni. LE SCIENZE 389/ g en na i o 2001 91 E qui si apre una nuova e affascinante strada Un urto frontale per gli attori. Quando John Lasseter, direttore ar- (inquadratura tistico della Pixar, cerca nuovi animatori, non in basso) è stato guarda all'abilità nel disegnare o alla conoscenza ottenuto della simulazione al computer né tanto meno al- sovrapponendo. l'esperienza di programmazione: cerca la capacità immagini di recitazione. In questa prospettiva, un animato- computerizzate re è un tipo speciale di attore che può farci crede- (dall'alto): re che una serie di poligoni colorati abbia un cuo- una Andrea re, si arrabbi o sia più furba di una volpe. Non è Gail virtuale; strano: un attore sullo schermo è un animatore la rappre- del proprio corpo, capace di farci credere che il sentazione corpo, la voce e il pensiero che vediamo sono dell'oceano; quelli di una persona completamente differente. un'ondata Chiunque abbia giocato a un videogioco di laterale gruppo on-line, come Doom, Quake o Ultima simulata; la prua Online, si è identificato in un personaggio grafico: che incontra un avatar. I giocatori lo fanno senza alcuna diffi- l'onda in arrivo; coltà: molti scelgono addirittura un avatar del e le lampade sesso opposto, altri preferiscono animali e ogget- sulle alberature. oo ti. La qualità di queste rappresentazioni virtuali o non è molto alta, ma ciò che conta è che dirigere le manifestazioni del proprio avatar è una cosa abbastanza comune. Per i film senza cinepresa, Le terribili Nell'animazione tradizionale, utilizzata per movimento. Tutti i personaggi, le ambientazioni e pensiamo a un attore che dirige un avatar di ec- acque che grandi classici come Fantasia e Pinocchio, gli ani- gli effetti visivi e sonori sono realizzati in digitale, cellente qualità: un Kevin Bacon che dirige una inghiottono matori disegnano i personaggi su carta come ap- così come il montaggio e il mixaggio; solo dialo- rappresentazione realistica di Kevin Bacon, capa- l'attore Mark paiono ogni tre fotogrammi; poi altri disegnatori ghi e musica sono registrati da persone reali. I fo- ce di eseguire azioni che nella realtà sarebbero Wahlberg - tristemente ribattezzati «riempitori» - aggiungo- togrammi sono immagazzinati nel disco rigido di troppo pericolose o totalmente fantastiche. in La tempesta no i fotogrammi mancanti. Ogni disegno è trac- un computer e vengono trasferiti su pellicola una perfetta-The ciato con inchiostro su una striscia di celluloide, o volta completato il film solo se devono essere Verso 80 milioni di poligoni Perfect Storni «cel», e i contorni tracciati vengono riempiti con proiettati nei cinema. sono state colori opachi. Nel frattempo un artista disegna lo Nei film generati al computer gli animatori' co- Abbiamo dunque attori, gli animatori, che diri- simulate sfondo. Le cel con i personaggi e lo sfondo sono struiscono una persona virtuale a partire dallo gono rappresentazioni plausibili di esseri umani. dalla Industrial sovrapposte in modo che siano a registro, e cia- scheletro, ricoprendolo di muscoli e pelle, e facen- Ciò che ancora manca è il realismo: come si può Light & Magic scuna combinazione di personaggi e sfondo viene do muovere il personaggio in modo verosimile. Il arrivarci? La dinamica della rivoluzione digitale è usando ripresa in un fotogramma da una cinepresa; l'in- più complesso esempio di simulazione di un esse- espressa dalla legge di Moore. Sebbene sia appli- programmi di tero processo si ripete migliaia di volte. re umano è quello realizzato in Hollow Man- cata generalmente all'aumento esponenziale della fluidodinamica L'animazione moderna su celluloide cominciò L'uomo senza ombra, in cui compare un Kevin densità dei transistor nei circuiti integrati, si può e di dinamica nel 1990 con il sistema Pixar usato da Disney per Bacon senza pelle completamente digitale creato esprimere in modo più generale: diciamo che tutto delle particelle realizzare Bianca e Bernie nella terra dei canguri da Sony Pictures Imageworks. ciò che di buono c'è nei computer migliora di 10 per onde, (The Rescuers Down Under) e altri successi come Nonostante la riuscita di questo film, ci vorran- volte ogni cinque anni. I progettisti di circuiti pen- turbolenza Il re leone (The Lion King). Con questa tecnica, i no altri vent'anni perché un Kevin Bacon plausi- sano che la legge di Moore sarà valida ancora per e schiuma; disegni a penna e i riempimenti sono sempre ese- bile possa essere creato senza riprendere l'attore 10 anni - un ulteriore fattore 100 - prima che una un'ombreggiatu- guiti da disegnatori, ma per tutti gli altri passi si reale, almeno come modello del suo alter ego vir- barriera quantistica impedisca altri miglioramenti. ra basata usano i computer. Il vantaggio maggiore è quello tuale. Per generare alcuni degli effetti, Bacon ha La legge di Moore applicata a un periodo di su frattali di digitalizzare la lavorazione, tenendo conto au- dovuto indossare una speciale tuta integrale verde quattro anni rappresenta un fattore pari a 6. Ap- aggiunge grana tomaticamente delle centinaia di migliaia di ele- in modo che gli animatori potessero filmare i suoi plicata alle immagini, significa che i 3-17 milioni superficiale menti in vari stadi di completamento: un balzo in movimenti e trasferirli al modello virtuale. Ma di poligoni per fotogramma usati nel 1995 per e diffonde avanti che fa risparmiare tempo e fatica. ciò che più importa è che egli ha interpretato il creare la complessità di Toy Story avrebbero do- persino la luce L'animazione su celluloide ha comunque un suo personaggio. Sarà questo il rapporto più pro- vuto diventare 18-102 milioni nel 1999, quando all'interno delle aspetto bidimensionale. L'animazione in argilla è babile fra attore e animatore, uomo e macchina, è stato ultimato Toy Story 2. Un poligono è la più gocce d'acqua. stata recentemente usata in lungometraggi come nei film generati al computer: attori reali consen- piccola unità geometrica che viene manipolata. I Galline in fuga nel tentativo di evocare un mondo tiranno una rappresentazione realistica di esseri cineasti digitali costruiscono ogni oggetto e ogni in tre dimensioni. Gli elementi di ciascun foto- umani, forse anche di loro stessi. personaggio modellandone la superficie per mez- gramma sono modellati in argilla e l'animatore Le capacità di recitazione di animatori e attori zo di buoni vecchi poliedri euclidei: sfere, cilindri, deve muovere pazientemente una gamba del per- possono essere unite. Woody, il cowboy di Toy coni e così via. Spesso si rappresenta una superfi- sonaggio di una frazione di centimetro per ogni Story e Toy Story 2, non è soltanto doppiato da cie curva approssimandola con poligoni molto fotogramma in modo da farlo camminare. Tom Hanks; sembra agire come lui. Hanks entra piccoli: il loro numero totale è quindi una buona L'animazione in argilla, tuttavia, non sarà mai nel personaggio quando legge le battute di Woo- misura della complessità di una scena. Quando realistica perché la statuine rimangono quello che dy: i suoi occhi si spalancano per la sorpresa, le eravamo alla Lucasfilm, i miei colleghi Loren sono. L'animazione tridimensionale al computer spalle si abbassano per la delusione. La Pixar lo ha Carpenter, Ed Catmull e Rob Cook furono i pri- (animazione 3-D) è un tentativo di produrre un videoregistrato durante le sessioni di prova, e gli mi a proporre che 80 milioni di poligoni per foto- mondo verosimile senza ricorrere a disegni, mo- animatori hanno usato le sue espressioni e i suoi gramma rappresentassero la «soglia della realtà». delli o attori umani. Speciali software modellano movimenti come ispirazione per Woody. In un Usando i 24 fotogrammi al secondo dei film, la in termini geometrici i personaggi, gli oggetti e lo certo senso, Woody è diventato un Tom Hanks soglia di realtà è quindi di 1,9 miliardi di poligoni oo sfondo insieme con effetti di ombra e luce e di generato al computer. al secondo. I più veloci computer di oggi possono o 92 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 LE SCIENZE 389/ gennaio 2001 93