Cosa c’è nel Cielo

di Alberto Bigazzi

Andromeda, la fanciulla che incantò Perseo e risolse l’enigma delle Galassie.

Novembre è il mese giusto per osservare uno degli oggetti più affascinanti del Cielo: la Galassia di Andromeda, nell’omonima Costellazione che prende il nome dalla bellissima figlia della regina Etiope Cassiopea, strappata da Perseo, in sella al  cavallo alato Pegaso, ad una terribile morte. Incatenata ad uno scoglio nelle acque dell’Oceano, preda della mostruosa balena, attendeva nel terrore il compiersi del suo destino. Poseidone aveva così stabilito per placare le ire delle Nereidi, che la bellezza di Andromeda aveva oltraggiato. Incredibilmente visibile ad occhio nudo (con un po’ di allenamento e sapendo dove guardare) la Galassia di Andromeda può essere osservata nelle notti senza Luna, quando la sua tenue luminosità può risaltare nel cielo buio.

Un oggetto evidentemente non stellare, una “nebulosa”,  Andromeda è stata al centro della rivoluzione che ha aperto la nostra coscienza alla enorme vastità dell’Universo, compiutasi tra gli anni Venti e  Trenta del Novecento. Le idee sull’Universo erano molto differenti da quelle che a noi oggi sembrano naturali.  L’energia che fa brillare le stelle, era ancora sconosciuta, dunque non era chiaro esattamente cosa fossero veramente le stelle e quale fosse la loro evoluzione. La conoscenza  delle reazioni nucleari era ancora di là da venire.  Einstein aveva già rivoluzionato la nozione dello Spazio-Tempo tramite la teoria della Relatività Generale, pubblicata pochi anni prima, nel 1915, ma questo spazio-tempo era ancora, tutto sommato, piccolo, su scala cosmica. Il 26 Aprile del 1920 c’era dunque grande attesa per il dibattito che era stato sollecitato dal grande astronomo George Hale, al meeting annuale della National Academy of Sciences, sul tema della Scala dell’Universo.

Circa 1926. National Museum of Natural History, Washington.

Circa 1926. National Museum of Natural History, Washington.

Nell’auditorium dello Smithsonian Natural History Museum, a Washington,  Albert Einstein era, qualcuno sostiene,  tra il pubblico. Il viaggio per Washington era lungo e  vennero offerti 180 dollari ai lettori come onorario e contributo alle spese di viaggio.  Due astronomi avrebbero di lì a poco dibattuto, e si sarebbero scontrati, sul grande problema che divideva gli scienziati: quanto fosse esteso il nostro Universo.  E’ la nostra Galassia l’intero Universo?  O esistono altre Galassie? Se esistono, allora quanto è esteso il nostro Universo? Che cosa sono quelle “nebulose” a forma di spirale che i nostri telescopi mostrano, e di cui la “nebulosa” di Andromeda è l’esempio più spettacolare e certamente singolare? I due astronomi erano Harlow Shapley, dell’Osservatorio di Mount Wilson, sopra Pasadena, a Los Angeles,  e Heber D. Curtis del Lick Observatory di Mount Hamilton, vicino a San Jose, San Francisco. La NASA ha raccolto la storia di quel dibattito in un sito, che è molto bello da consultare, ed è la fonte di questo articolo.  Più  giovane e ambizioso Shapley, più anziano e prudente Curtis (che aveva anche insegnato Greco e Latino, da giovane…).  In 40 minuti riassunsero il problema. Shapley, sulla base di una sua acutissima lettura dei dati a disposizione, in particolare dello studio comparativo delle età delle popolazioni stellari degli ammassi globulari, giunse alla conclusione, rivoluzionaria, che la Via Lattea dovesse avere una estensione ben oltre quella finora ipotizzata: un gigante di oltre centomila anni luce di estensione (mentre ancora  molti astronomi ne ponevano i limiti non molto oltre i diecimila), con il Sole ben fouri dal suo Centro. Convinto che la Via Lattea dovesse costituire l’intero Universo, dovette pero’ piegare altre evidenze, ben rappresentate da Curtis,  a questa sua visione:  sostenne allora che le nebulose a spirale dovessero essere oggetti non stellari, di una natura loro peculiare (qui la forzatura),  situati al suo interno.

Il Telescopio da 100 pollici (2.5m) dellÓsservatorio di Mt.Wilson usato da Edwin Hubble per risolvere le stelle di Andromeda nel 1924

Il Telescopio da 100 pollici (2.5m) dell’Osservatorio di Mt.Wilson usato da Edwin Hubble per risolvere le stelle di Andromeda nel 1924

Rifiutava infatti decisamente l’idea, suggerita da Curtis, che queste nebulose a spirale potessero trovarsi a distanze che comunque la maggior parte degli astronomi ritenevano semplicemente inconcepibili: decine di milioni di anni luce! Curtis, altrettanto acutamente, argomentò invece contro le nebulose a spirale come oggetti galattici e peculiari,  notandone, correttamente, sia lo spettro, non diverso da quello di una collezione di stelle, che la loro distribuzione spaziale che non le vedeva addensarsi sul disco Galattico, come sarebbe invece stato lecito attendersi se fossero state oggetti galattici come le altre nebulose. Anzi, notò come nella direzione dei Poli galattici vi fossero singolari concentrazioni di questi oggetti (gli ammassi della Vergine-Chioma di Berenice e quelli dello Sculptor-Fornax), che decisamente ne rendevano problematica l’ipotesi intragalattica. Sostenne invece una nuova tesi, assolutamente rivoluzionaria: che le nebulose a spirale fossero oggetti molto più lontani di qualunque altro oggetto ed in effetti fossero, mutuando una espressione usata da Kant, degli “Universi Isola”,  come la nostra galassia, separati e non risolti in stelle solo perché così straordinariamente lontani. Ne propose, sulla base delle dimensioni apparenti, una distanza finora mai concepita,  di milioni, o decine di milioni  di anni luce! Quasi a compensare questa enormità cosmica, il nostro Sole risultava, dalla sua lettura dei dati e diversamente dalla lettura di Shapley,  al centro della nostra Galassia. Un singolare ritorno ad una centralità Tolemaica su scala galattica! Entrambi questi due grandi astronomi avevano introdotto dirompenti elementi di verità nella nuova visione che si andava formando dell’Universo. Ognuno tornò a casa convinto di avere portato argomenti importanti alla sua tesi. Da lì a poco,  però, nel 1925, la controversia venne improvvisamente risolta in maniera spettacolare dal grande astronomo Edwin Hubble che, fotografando Andromeda con il nuovissimo grande telescopio da 100 pollici di Mount Wilson, vide chiaramente, nei suoi bracci esterni, delle stelle! Non solo, ma ne trovò di una specie particolare, variabili in luminosità, studiate a lungo proprio da Shapley, tra gli altri,  chiamate Variabili Cefeidi.  Queste stelle sono caratterizzate dall’avere una sorprendente e precisa relazione  tra il periodo di oscillazione e la loro luminosità intrinseca.  Misurandone il periodo si risale quindi alla luminosità intrinseca, che viene confrontata con quella misurata,  restituendone la distanza da noi, secondo il principio che la luminosità percepita  di una stella diminuisce allontanandosi da essa. La distanza che ci separa da queste stelle, e quindi da Andromeda, fu a quel punto rivelata nella sua enormità: milioni di anni luce!  Shapley venne informato di questo risultato e immediatamente si rese conto che il suo Universo-Galassia, pur grande,  si era d’un tratto allargato oltre ogni misura da lui concepita. Andromeda era una Galassia esterna alla nostra, e l’intuizione di Curtis dell’esistenza di altri “Universi Isola” oltre la nostra Galassia madre, era dunque la nuova realtà che emergeva alla nostra coscienza di uomini.

Andromeda con la via Lattea in 4 Miliardi di anni (Credits: NASA)

La collisione di Andromeda con la via Lattea in 4 Miliardi di anni (clicca per ingrandire). Credits: NASA

Oggi sappiamo infatti che Andromeda e la nostra Via Lattea sono unite dal far parte di uno stesso Gruppo Locale di Galassie, di cui fanno parte anche le Nubi di Magellano. A sua volta, il Gruppo Locale è uno degli ammassi galattici che formano il Superammasso della Vergine, una specie di “Via Lattea delle Galassie” che si trova tra la Vergine e la Chioma di Berenice. L’Universo stesso, altro non sarebbe che una collezione di Superamassi Galattici, simili a quello della Vergine nel quale ci troviamo. In effetti, i dati recenti del Telescopio Hubble, sembrano mostrare che Andromeda e la nostra Galassia, stiano avvicinandosi ed in 4 Miliardi di anni, collideranno, unendosi (vedi illustrazione accanto).

Si può osservare la Galassia di Andromeda con  qualunque strumento ottico, dal binocolo al telescopio. Ciascuno di questi strumenti ne rivelerà  la presenza, inconfondibile, e le caratteristiche. Già un binocolo comune, il classico 10×50 che molti si ritrovano in casa, con le sue lenti da  5 cm, che raccolgono comunque 100 volte la quantità di luce che le nostre pupille riescono da sole a raccogliere,  mostrerà la sua evanescente ma inconfondibile luminosità, in una sorta di nuvola allungata che va ad occupare ben oltre un grado (il doppio della estensione della Luna), nel suo campo di vista. Telescopi di apertura progressivamente maggiore ne sveleranno i dettagli, fino a lasciarne intravedere (a partire diciamo dai 25 cm di apertura)  la struttura a spirale, rivelabili invece  in maniera chiarissima dalle fotografie astronomiche, anche amatoriali.

Una visione che ci pone in una prospettiva forse mai immaginata, di osservatori che puntano i loro strumenti da uno sperone di roccia reso vivo dalla luce di una stella di media grandezza,  per nostra fortuna dalla lunga vita,  tra i  centinaia di miliardi di stelle, grandi e piccole, che nascono, bruciano, mutano, muoiono e, alle volte, rinascono dalle ceneri di altre, una generazione dopo l’altra, e formano la nostra Via Lattea. Una Galassia che non è sola, la nostra, ma ha miliardi di altre compagne. Come Andromeda, la nostra vicina gemella.

Alberto Bigazzi

www.notteconlestelle.it

Alberto Bigazzi è docente di Matematica e Fisica nei Licei. Dottore di Ricerca in Fisca, e’ stato consulente dell’ESA e co-autore di proposte per satelliti di osservazione del Sole per ASI, NASA, ESA. Ha lavorato presso il JPL della NASA, occupandosi del ciclo magnetico solare. E’ docente ai Master di Scienza e Tecnologia Spaziale e quello per la Didattica delle Scienze (PFDS) presso l’ Università di Tor Vergata.

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Cartina di Novembre

15nov
 
La celebre Galassia di Andromeda.

Cosa osservare?


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