Il punto esclamativo di Hubble

In questo post proverò a raccontare una piccola storia di scienziati, a mio avviso molto carina anche se molto breve, che è collegata ad un precedente post di Quantizzando a cui riferirò spesso nel corso di questo post. Bene, iniziamo.

Negli anni venti del secolo scorso l’astronomo americano Edwin Hubble osservava e scrutava il cielo dall’Osservatorio Astronomico di Mount Wilson in California, USA. In realtà esaminava le lastre fotografiche su cui le immagini delle galassie venivano “stampate”.
Il telescopio di Monte Wilson ha un diametro di 100 pollici, ovvero due metri e mezzo. Sebbene oggi ci siano telescopi molto più grandi in diametro, va detto che all’epoca il telescopio di Monte Wilson era il top. E fu davvero fortunato Hubble (ma non solo lui ovviamente) a poterlo utilizzare al momento giusto, ovvero quando tale osservatorio era il massimo.

Probabilmente la storia la sapete tutti. Hubble, da questo osservatorio, fornì il primo indizio riguardo l’espansione dell’universo. E per farlo misurò lo spostamento verso il rosso (redshift) e la distanza delle galassie. Infatti la legge di Hubble (che vale in un universo omogeneo e isotropo su grande scala) dice che la velocità (in prima approssimazione direttamente legata al redshift) con cui si espande l’universo è proporzionale alla distanza a cui misuriamo tale espansione; tradotto, più una galassia è lontana e più essa si allontanerà da noi velocemente.
Per misurare il redshift Hubble studiò lo spettro delle galassie, ovvero come la luce delle galassie veniva scomposta nelle sue colorate componenti quando passava attraverso un qualcosa di molto simile ad un prisma.
L’altra cosa che Hubble fece fu misurare le distanze delle galassie. E qui arriviamo alla nostra piccola storia.


Hubble misurò la distanza della galassia di Andromeda, l’oggetto più distante visibile ad occhio nudo. Tanto che qualcuno pensava fosse un oggetto appartenente alla nostra Via Lattea e chi invece no. Per districarsi in questo Grande Dibattito c’era una cosa sola da fare: misurare la distanza della galassia di Andromeda (che all’epoca, appunto, veniva chiamata nebulosa).

Come ben sappiamo oggi, alla fine la galassia di Andromeda è, appunto, un’altra galassia. E se oggi sappiamo questo è merito di Hubble, il quale misurò tale distanza. Già ma come ha fatto? Hubble iniziò a studiare e confrontare diverse lastre fotografiche della galassia di Andromeda. E trovò delle Novae. Si tratta di un sistema binario di stelle di cui una è una nana bianca. Quest’ultima “ruba” materiale alla stella compagna e quando ha rubato troppo ad un certo punto avviene un’esplosione. Tuttavia la nana bianca non sparisce; infatti si tratta di un fenomeno variabile destinato a ripetersi. Esplosioni più catastrofiche che coinvolgono una nana bianca sono le supernovae di tipo Ia.

Dunque, tornando a noi, Hubble trovò diverse novae e le segnò sulla lastra fotografica.
Successivamente, però, Hubble, studiando meglio la luce proveniente da una di queste novae, comprese che non si trattava affatto di una nova bensì di una stella variabile Cefeide.

Le Cefeidi sono stelle variabili pulsanti. Cioè la loro luminosità varia per un motivo ben preciso, ovvero perché pulsano. L’astronoma Henrietta Leavitt studiò le Cefeidi e trovò una relazione ben precisa e di un’importanza spaventosa tra il periodo di variabilità e la luminosità della stella.

Henrietta Leavitt

Dunque grazie all’importantissimo lavoro di Leavitt gli astronomi hanno iniziato a misurare con ottima precisione la distanza delle galassie. Perché?
Per capirlo bisogna tenere a mente un fatto: la luce che ci arriva da una stella (quello che si chiama flusso) dipende dalla luminosità assoluta della stella e dalla distanza a cui si trova.
Esempio: prendete una lampadina da 100 Watt. Più la mettete distante da voi più debole vi sembrerà la lampadina. In realtà essa illumina sempre 100 W; è la distanza il fattore che entra in gioco.

Dunque cosa si fa con le Cefeidi: si misura il periodo di variabilità, cioè come varia il flusso con il passare dei giorni; dopo aver fatto ciò si calcola la luminosità assoluta (come quella dei 100 W della lampadina, per capirci). Per finire si confronta la luminosità assoluta con il flusso che osserviamo: da ciò possiamo capire a che distanza si trova la Cefeide, esattamente come faremmo per una lampadina! Riuscite a capire l’importanza spaventosa di cui parlavo prima del lavoro di Leavitt?

Possiamo misurare le distanze nell’universo! O almeno così si è iniziato. Poi ci sono altri fattori da considerare, tipo se possiamo fidarci al cento per cento delle Cefeidi anche quando andiamo molto lontano e soprattutto se riusciamo a vedere le Cefeidi a grandi distanze.

Ma torniamo da Hubble. Dicevamo che egli aveva scovato alcune novae. E le aveva segnate sulla lastra fotografica con la lettera “N”. Quando poi si accorse di aver scovato in realtà una Cefeide allora fece una croce su una delle “N” e scrisse “VAR!”, ovvero variabile.

Non ho scritto questo post solo per raccontarvi una storia. Ci sono centinaia di storie come questa, di uomini e donne che fanno scienza. Ho scritto questo post perché la cosa che mi affascina davvero e mi fa impazzire di questa storia è quel punto esclamativo di “VAR!”.
Ogni volta che guardo quella lastra fotografica e vedo quel punto esclamativo immagino la faccia di Hubble che dice con molta enfasi:”Cavoli! Dannazione! Questa è una variabile! Straordinario!”. Esatto, lo immagino con tutti quei punti esclamativi. E ora sapete anche voi perché Hubble, probabilmente, dovette eccitarsi molto all’idea di aver scoperto una stella variabile in Andromeda: poteva calcolarne la distanza!

Ed è così amici di Quantizzando, gli scienziati sono uomini che provano emozioni. E d’altra parte ci sono emozioni che solo l’universo riesce a regalare.

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