Categoria: Storia dell’astrofisica Pagina 1 di 3

La pulsar dei Joy Division

I Joy Division sono stati un gruppo britannico fondato nel 1977 e sciolto nel 1980 per motivi direi tragici, cioè la morte di Ian Curtis, il frontman dei Joy Division. La band è durata solo tre anni ma avuto tempo di creare un capolavoro musicale: il disco Unknown Pleasure, la cui cover è l’immagine di questo post.

Se non avete mai ascoltato questo album ritagliatevi un’ora e fatelo subito.

Voi direte: ma perchè parliamo di musica su Quantizzando, sebbene si tratti di gran musica? Cioè, voi vi starete chiedendo quale sia il nesso con l’astrofisica. Beh, il nesso è proprio nella cover di Unknown Pleasure.

Quelle linee che sembrano non avere alcun significato, in realtà sono una misura astrofisica: è ciò che abbiamo ottenuto guardando una stella di neutroni pulsare.

Nel dettaglio, si tratta del segnale vero osservato nel 1970 degli impulsi radio di una pulsar, ovvero di una stella di neutroni come dicevo.

Il segnale della cover in questione fu osservato da Harold Craft, uno studente di dottorato che nel 1970 lavorava all’osservatorio di Arecibo, in Puerto Rico. Craft ci fece la tesi di dottorato grazie a questa immagine e questi dati: mise insieme impulsi brevi e lunghi della stella di neutroni per provare a capire come si originassero quegli impulsi.

A dire il vero, Craft all’inizio non aveva la minima idea che la sua immagine fosse poi stata scelta per la cover dell’album proprio dai Joy Division. Inutile dire che, una volta saputo, Craft subitò acquisto una copia dell’album.

La stella di neutroni della cover ha un nome: si chiama CP1919 e, come vi dicevo, fu osservata e studiata da Craft con il gigantesco telescopio di Arecibo, grande 305 metri e inaugurato il 1 novembre 1963.

Il radiotelescopio di Arecibo, e in generale tutto Puerto Rico, ha passato un brutto momento quando nel 2017 arrivò, purtroppo, l’uragano Maria a spazzare via tutto.

Molti poi, ne sono certo, si ricorderanno di Arecibo anche per questa scena di 007 GoldenEye, con uno dei miei Bond preferiti: Pierce Brosnan.

Ma torniano un attimo alla pulsar CP1919.

CP1919 fu scoperta qualche anno prima delle osservazioni di Craft: a scoprire questa stella di neutroni fu l’astrofisica Jocelyn Bell-Burnell nel 1967.

Jocelyn Bell-Burnell negli anni Sessanta.

In quel periodo, Jocelyn Bell-Burnell stava svolgendo il suo dottorato di ricerca a Cambridge sotto la supervisione di Antony Hewish. Bell-Burnell si occupava di studiare quasar con i dati dei radio telescopi. Non solo: insieme ad altri costruì proprio materialmente un radio telescopio.

Bell-Burnell, a destra, durante la costruzione di un radio telescopio nelle desolate campagne inglesi.

Il radio telescopio costruito dalla squadra di Bell-Burnell era molto grande: consisteva in una serie di antenne fatte di fili metallici sparse su un campo. Siccome era molto grande, il radio telescopio fatto in casa aveva anche la possibilità di intercettare molte interferenze. Certo, forse nel 1967 non era come oggi dove qualsiasi dispositivo crea interferenza, però comunque bisognava stare attenti.

Inoltre, a proposito di dispositivi, i dati raccolti non erano dei semplici file da analizzare al computer: Bell-Burnell si trovava ogni giorno a guardare attentamente, con i suoi occhi, lunghi fogli pieni di dati, alla ricerca sia di quasar da studiare, sia di interferenze da scartare.

Un lavoraccio assurdo, ma svolto con grande perizia.

Mentre Bell-Burnell guardava e riguardava quei dati, alla fine notò una sorgente particolare che non era evidentemente un’interferenza: era la sorgente CP1919. Presto si notò che la sorgente emetteva impulsi molto regolari e fu una cosa clamorosa, giusto per dirla con un diffuso intercalare molisano.

Addirittura, fu così clamoroso che all’inizio si penso agli alieni e la sorgente fu chiamata LGM-1, cioè Little Green Man numero 1. Qualche tempo dopo poi però fu confermata l’origine pienamente astrofisica della sorgente e ciaone alieni: si trattava di una stella di neutroni pulsante ed era la prima volta nella storia che se ne vedeva una.

Secondo me, Bell-Burnell per questa scoperta avrebbe meritato decisamente un premio Nobel per la fisica, voi che dite? Lo so che anche voi siete d’accordo, ma evidentemente a Stoccolma devono pensarla diversamente visto che il premio Nobel per la scoperta di CP1919 fu assegnato sì, ma a Antony Hewish, il supervisore di dottorato di Bell-Burnell. Insomma, un’ingiustizia assolutamente clamorosa.

Nel 2018 Bell-Burnell ha avuto una rivincita, comunque: ha vinto 3 milioni di dollari del Breakthrough Prize. E sapete che cosa ci ha fatto con tutti quei soldi? Li ha donati per farne borse di studio per future scienziate. Una classe immensa, stima totale.

Questa era una storia di scoperte meravigliose, disastri naturali incalcolabili, film che possono piacere o meno, delusioni inconcepibili, ottima musica. Spero vi sia piaciuta.

Jocelyn Bell-Burnell, un’astrofisica con un’intelligenza e un’etica a cui tutti dovremmo ispirarci.

Se apprezzi gli articoli di Quantizzando, puoi sostenere il lavoro di questo blog tramite una donazione. Grazie di cuore per il tuo contributo fondamentale!

Per tutti gli ultimi aggiornamenti segui Quantizzando su Telegram.

Vera Rubin e la materia oscura

Qualche giorno fa vagavo in rete saltando di articolo scientifico in articolo scientifico cercando le citazioni giuste per la mia tesi di dottorato. Quando mi sono trovato ad introdurre la materia oscura non ho potuto fare a meno di citare Vera Rubin. E, per curiosità mi son detto: chissà se la pagina Wikipedia di Vera Rubin è fatta come si deve. Perciò ho cercato in rete “Vera Rubin Wikipedia” e poi mi sono affacciato sulla pagina in italiano. E, almeno fino al 14 Dicembre 2015 (aggiornamento dicembre 2017: ora va meglio!), c’era questo:

Cliccate per ingrandire o andate direttamente
sulla pagina di Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Vera_Rubin

Le cose che mi hanno fatto un po’ così pensare sono state due:

Ahia. Wikipedia in italiano di Vera Rubin non nomina la materia oscura e ha un link vuoto per “curva di rotazione”: https://t.co/HHjULnl0mq

— Quantizzando (@quantizzando) 30 Novembre 2015

In particolare, l’ultima frase mi è suonata altamente incomprensibile oltre che notevolmente striminzita come descrizione del lavoro di Vera Rubin.
Ma come si fa a non nominare la materia oscura nella pagina di Vera Rubin? E perché non esiste una voce per “curva di rotazione”  in italiano?


Un doppio controllo incrociato permette anche di verificare che, ovviamente, nella pagina materia oscura, dove si parla anche di rotazione delle galassie, non si fa cenno a Vera Rubin. In particolare, nella sezione “La rotazione delle galassie” della pagina “Materia Oscura” non vi è neanche una citazione di un’osservazione astronomica qualsiasi a riguardo.

Va bene, ma perché ho iniziato questo discorso? Per un motivo molto semplice. La prima cosa che ho pensato quando ho notato queste mancanze non è stato un assalto di pignoleria. Piuttosto un pizzico di preoccupazione. Sapete perché? Perché mi sono messo nei panni di una/un ragazza/o italiana/o che volesse documentarsi sulla materia oscura. Sono certo al 99% che passerà da Wikipedia (in italiano, appunto). Ed ecco che poi ne viene fuori un racconto non accurato sulla materia oscura e questa cosa, lo dico sinceramente, mi dispiace un sacco.
Ma del resto, che ci sta’ a fare un sito come Quantizzando sennò?
Anche perché ne abbiamo già parlato diverse volte della questione. Per esempio c’è un post in cui ho raccontato perché abbiamo bisogno della materia oscura e uno in cui si parlava di Fritz Zwicky, il primo a pensare all’idea di materia oscura dopo aver osservato alcune cose che non tornavano.

Ma poi c’è anche Vera Rubin.

Vera Rubin negli anni Settanta, al lavoro a cercare di capire come funziona l’universo.

Vera Rubin è nata il 23 Luglio del 1928. Al momento di andare all’università a fare quella che ora in Italia chiamiamo “laurea magistrale”, provò ad entrare a Princeton ma purtroppo non fu accettata. Il motivo era che Princenton negli anni Cinquanta non ammetteva donne; un qualcosa di increscioso che durò fino al 1975. Comunque Vera Rubin alla fine andò alla Cornell University dove completò i suoi studi. Successivamente andò alla Georgetown University dove ottenne il dottorato sotto la supervisione di George Gamow, di cui un giorno parleremo su Quantizzando. Per forza.
Poi un po’ di fortuna. Nonostante si ritrovò dopo il dottorato al Carnegie Institution di Washington che aveva all’epoca un programma in astronomia ridotto rispetto ad altri istituti, tuttavia incontro Kent Ford, il quale aveva costruito uno spettroscopio molto sensibile per misurare la rotazione delle galassie. Allora i due iniziarono a misurare la velocità delle stelle nelle galassie a spirale a seconda della loro distanza dal centro della galassia stessa in cui si trovavano.

Ciò che osservarono fu soprendente: le stelle nelle zone più interne giravano veloci proprio come le stelle più esterne. La sorpresa era nel fatto che prima si pensava alle galassie a spirale come dischi rigidi: in tal caso la velocità delle stelle più interne avrebbe dovuto essere più alta poichè tali stelle percorrono un orbita più stretta e vicina al centro (esattamente quello che accade con i pianeti del nostro sistema solare).

Il primo articolo di Vera Rubin e Kent Ford sulla curva di rotazione di Andromeda lo potete trovare qui.

Subito, Rubin e Ford studiarono anche altre galassie (sapete, il metodo scientifico…) e osservarono cose simili. Una spiegazione possibile era proprio quella proposta da Fritz Zwicky: le galassie devono contenere circa un fattore dieci volte di una certa materia non visibile rispetto a quella ordinaria di cui sono fatte le stelle. E così siamo ancora oggi: brancoliamo nel buio ma grazie a Zwicky e Rubin sappiamo che ci deve essere la materia oscura.

Tutte queste informazioni non me le sono inventate ma le ho trovate da un estratto del libro Cosmic Horizons sul sito dell’American Museum of Natural History.

Vorrei anche dire un’altra cosa: senza giri di parole, Vera Rubin secondo me merita un premio Nobel. Perché ha dimostrato praticamente che la materia oscura esiste, è qualcosa con cui dobbiamo fare i conti sul serio. Del resto è stato dato nel 2011 il premio Nobel per la fisica a coloro che hanno scoperto che nell’universo c’è tanta energia oscura (di cui non sappiamo niente di niente al momento) e quindi non vedo perché Vera Rubin non sia meritevole di un premio Nobel.

Insomma, Vera Rubin merita molto di più che quattro righe su Wikipedia.
Soprattutto voi, giovani lettori di Quantizzando, ricordatevi di menzionarla sempre nelle vostre ricerche sulla materia oscura.
Vorrei concludere con una frase tratta da un’intervista che Vera Rubin ha rilasciato a Discover Magazine nel 2002. Alla domanda “Quale altra galassia vorresti visitare?” Rubin ha risposto: “Vorrei visitare Andromeda così da poter guardare indietro la Via Lattea per vedere come è fatta da fuori”.  Scienziata fino al midollo, anche in ipotetici viaggi intergalattici.

Margaret Hamilton e lo sbarco sulla Luna

Questo post, in questo giorno, è dedicato ad una persona molto speciale ed estremamente importante per l’esplorazione spaziale.

La (breve) storia che voglio raccontare inizia alle 22:14 (ora italiana) del 20 luglio 1969. Neil Armstrong, Edwin Aldrin e Michael Collins erano gli astronauti della missione della NASA Apollo 11.

Gli astronauti erano pronti a svolgere le manovre di atterraggio sulla Luna, un momento storico. Per questo erano in possesso di dettagliate procedure da eseguire alla lettera.
In particolare, Collins era rimasto in orbita attorno alla Luna per permettere poi il rientro della missione sulla Terra, mentre Armstrong e Aldrin erano in discesa. Mancavano circa 3 minuti per toccare il suolo lunare.

A quel punto la procedura diceva di attivare un certo sistema radar che sarebbe servito nel caso eccezionale di aborto della missione. E Aldrin seguì la procedura.

Quello che accadde fu che, praticamente, l’aver azionato questo sistema radar prosciugò tutta la memoria disponibile al computer di bordo per le manovre di atterraggio. Ciò generò una serie di allarmi a bordo innescati dal fatto che il radar e il resto del sistema di atterraggio avevano differenti sistemi di fornitura elettrica. Insomma, quel radar non andava attivato affatto, la procedura in possesso degli astronauti era sbagliata.

Questo sovraccarico della memoria del computer fu brillantemente risolto dal software di bordo, chiamato Apollo Guidance Computer, che automaticamente permise al computer di bordo far fuori tutte le procedure con bassa priorità. E così, Armstrong ed Aldrin poterono continuare a guidare l’Eagle (il modulo lunare) verso la superficie della Luna e atterrare alle 22:17.

Quindi, sei ore dopo l’atterraggio, poi Armstrong e Aldrin poterono posare i loro piedi sulla Luna per una storica passeggiata alle 04:56 del 21 luglio 1969.

La domanda viene spontanea: chi erano quei geni che hanno scritto il codice così tremendamente ottimo del software Apollo Guidance Computer? Erano un gruppo del MIT Instrumentation Laboratory guidato da Margaret Hamilton. Ecco una foto:

Margaret Hamilton e il suo codice.

Sulla destra, quei libroni tutti accatastati non sono una versione anni sessanta dell’enciclopedia dalla A alla Z. In quei libroni c’era scritto il codice del software Apollo Guidance Computer. Insomma, quello della storia che ho appena raccontato. Il software che ha salvato lo sbarco sulla Luna.

Eccoli, dunque, Margaret e il suo codice, la sua creatura. Pensate, tutta la missione Apollo 11 era basata sul contenuto di quei libroni. A mio avviso, una cosa spettacolare. Il lavoro di Margaret Hamilton è stato davvero un qualcosa di estremamente eccezionale che merita un riconoscimento assoluto.

Poi, tenete conto che all’epoca le donne erano spesso assegnate alla scrittura dei codici dei software perché veniva ritenuto un lavoro di scarsa importanza. Ma la storia, invece, ci ha insegnato che si trattò di un lavoro fondamentale per la missione Apollo 11. E dobbiamo tutti ringraziare la straordinaria professionalità, serietà e competenza di Margaret Hamilton e il suo gruppo di lavoro.

Vedete, ora diamo tutto per scontato quando vediamo una missione spaziale ma in realtà dietro c’è il lavoro di una moltitudine di persone il cui ruolo è fondamentale per il successo della missione stessa. Non solo gli scienziati e gli ingegneri, ma anche coloro che costruiscono i pezzi per i razzi, passando per coloro che magari cucinano o mettono in ordine, fino ad arrivare a tutti i cittadini che pagano una cifra irrisoria sotto forma di contributi per finanziare i programmi spaziali.

Per questo, anche se alla fine magari nello spazio ci vanno solo poche persone, un po’ è come se ci andassimo tutti.

[Per saperne di più sull’Apollo Guidance Computer – in inglese: link]

Cinquant’anni di Big Bang

Vista la speciale ricorrenza non potevo esimermi, da buon aspirante astrofisico, dal riassumere brevemente e condensare in unico post un sacco di roba che abbiamo già affrontato in questo blog (ma che fa sempre bene ripassare). Credo di aver inserito (quasi) tutto. Premetto che, come leggerete, il titolo non si riferisce ai 50 anni della teoria stessa, quanto piuttosto al fatto che 50 anni fa la teoria del Big Bang ha ricevuto una conferma bella importante (e spero di non aver mandato in confusione nessuno con ciò). Bene, iniziamo.

Proprio 50 anni fa, giorno più giorno meno, questo articolo scientifico venne pubblicato, in cui si riportava la misura di una certa radiazione elettromagnetica nelle microonde, uguale in tutte le direzioni, con una temperatura bassissima (3 Kelvin e rotti, cioè circa -270 gradi Celsius). Gli autori erano gli americani Arno Penzias e Robert Wilson avevano appena captato la prima luce dell’universo. All’inizio pensarono fossero escrementi di piccioni sulla loro antenna. Come vedete gli astrofisici sono abbastanza prudenti ma, in quel caso, niente piccioni: il segnale era reale e per questo i due vinsero il Premio Nobel nel 1978.

Wilson (a sinistra) e Penzias (a destra).

Correva, dunque, l’anno 1965. Insomma, cos’è quella luce trovata da Penzias e Wilson? Oggi lo sanno praticamente tutti (e ciò mi fa enormemente piacere): si tratta della prova che l’universo si possa descrivere con la teoria del Big Bang (e no, non dite in giro che si tratta di un’esplosione, per favore!), come vedremo meglio tra pochissimo.

Ma facciamo un passo indietro e ricominciamo da capo per capire meglio la situazione. Nel 1915 Albert Einstein se ne esce, alla grande, con la Teoria della Relatività Generale: spazio e tempo non sono entità separate, la gravità è descritta come interazione tra proprietà geometriche dello spazio-tempo e densità della “roba” che c’è nell’universo.
Qualche anno dopo arriva Aleksandr Fridman che applica la Relatività all’intera evoluzione dell’universo e inizia a parlare di espansione dell’universo. Poi sul finire degli anni venti ci si mette anche l’astronomo americano Edwin Hubble che osserva proprio questa espansione dell’universo tramite il fatto che le galassie più sono lontane e più si allontanano velocemente.
E quindi? Quindi vennero fuori due principali idee. Una asseriva che l’universo, nonostante l’espansione è sempre uguale nello spazio e nel tempo. Cioè niente inizio e niente fine. Questa teoria si chiamava teoria dello stato stazionario e fu sviluppata da Fred Hoyle, Hermann Bondi e Thomas Gold nel 1948. Il fatto che l’universo fosse lo stesso ovunque lo si guardasse era dovuto ad una continua creazione di materia ad un tasso davvero molto basso. Insomma, ci stava questa teoria, anche perché assumeva che l’universo non avesse nulla di particolare in nessuna direzione o istante temporale.
L’alternativa si chiamava Big Bang. Ovvero un universo che ha avuto un inizio e che è omogeneo e isotropo. Inoltre all’inizio l’universo doveva essere caldissimo per poi raffreddarsi durante l’espansione. Tale idea era stata proposta, vedi un po’ tu, da un prete cattolico, Georges Lemaitre nel 1927.  Attenzione, però. La teoria del Big Bang non riguarda propriamente l’istante iniziale dell’universo. In maniera più corretta, la teoria del Big Bang descrive che la densità dell’universo decresce con l’espansione.
Tra l’altro, il nome Big Bang fu pensato proprio da Hoyle, in senso piuttosto spregiativo in quanto oppositore di quella teoria.
Per sottolineare bene le differenze tra le due teorie, ecco un bel disegnino:
Big Bang: la densità delle galassie decresce con l’universo che si espande.
Stato Stazionario: la densità delle galassie rimane più o meno la stessa con l’universo che si espande (lo spazio viene riempito da nuove galassie).
E poi arriva lei, la radiazione di fondo a microonde trovata da Penzias e Wilson. E cosa accade? Distrugge tutti i sogni di Hoyle e compagni e la teoria del Big Bang prende il sopravvento e viene accettata come quella teoria che meglio descrive l’universo con le nuove osservazioni trovate dai due scienziati americani. Cioè, la radiazione di fondo a microonde, con il suo essere praticamente omogenea in ogni direzione, era un tassello che non riusciva ad entrare perfettamente a fagiolo nel puzzle della teoria dello Stato Stazionario.
E quindi, Big Bang sia. Finisce qua la storia? Ma neanche per sogno, il bello deve ancora venire!
Infatti la teoria del Big Bang prevede proprio l’esistenza della radiazione di fondo e pure con quella temperatura (bassa proprio a causa dell’espansione dell’universo; oggi è stata misurata per bene e sappiamo che è di 2.73 Kelvin). Infatti, all’epoca della radiazione di fondo l’universo era un piccolo scricciolo, con i suoi appena 380 mila anni!
No, non sono impazzito (beh…ancora no!), adesso vi spiego.
Oggi l’universo ha la veneranda età di 13.7 miliardi anni. Se prendiamo come riferimento la vita di una persona che arriva a 100 anni (auguri!) allora possiamo pensare che la radiazione di fondo sia qualcosa che è accaduto alla fine del primo giorno di vita della nostra amica centenaria.
Insomma, stiamo parlando davvero dell’inizio dell’universo!
Va bene, ma cos’è questa radiazione di fondo, questa luce che osserviamo tuttora?
In sostanza, si tratta della prima luce che ha potuto vagare libera e felice nell’universo sin dal suo inizio e arrivare poi sino a noi che l’abbiamo rivelata.
Una delle cose davvero strabilianti della radiazione di fondo non è solo la conferma della teoria del Big Bang. Nei primi anni ’90 il satellite americano COBE misurò due importanti fatti: la radiazione di fondo è una radiazione di corpo nero (come previsto dal Big Bang) e la radiazione di fondo ha delle piccolissime fluttuazioni nella sua temperatura (di circa una parte su centomila); queste fluttuazioni sono quelle che hanno permesso a tutti noi di essere qui ora perché da esse si sono formate le galassie e tutte le strutture che popolano l’universo.
Tutti questi risultati sono stati poi confermati anche da successivi esperimenti e, proprio ultimamente, dal satellite europeo Planck.
Concludo in bellezza questo post con un meraviglioso grafico (che ho già postato in giro un miliardo di volte, tra l’altro), eccolo qua:
In questo grafico, i puntini rossi sono le osservazioni della radiazione di fondo fatte da Planck e la linea verde è ciò che prevede la teoria del Big Bang. Tralasciando l’effettivo significato della quantità osservata (che potete comunque leggere qui, se vi va), ciò che bisogna sottolineare è la straordinaria precisione con cui il modello standard del Big Bang riesce a riprodurre i dati osservati.
Davvero notevole, non c’è dubbio.
Certo, ci sono alcuni parametri da inserire nel modello, tipo quanta materia c’è nell’universo e altre cose simili. Si tratta comunque di una teoria, quella del Big Bang, che con un manipolo di parametri riesce a dare un senso a ciò che osserviamo. Nella scienza, lo sapete bene, non si può mai dire che una teoria è giusta.
Eppure, osservando i successi della teoria del Big Bang, dovremmo tutti riflettere su come, proprio la scienza, pur essendo fatta solo da esseri umani, sia riuscita ad ottenere dei risultati davvero importanti. E la cosa più bella è che non abbiamo la più pallida idea di quello che scopriremo domani. Fantastico.

Cecilia Payne-Gaposchkin

Oggi è l’8 Marzo, la giornata mondiale dedicata alla donna.
Da parte mia, come contributo al senso di questa giornata, vorrei raccontarvi la storia di un’astrofisica che ha fatto una scoperta che dire fondamentale sarebbe usare un eufemismo. Ma non sto andando a raccontarvi questa storia solo perché si tratta di una donna; il punto è che la storia di questa donna non va assolutamente dimenticata perché è abbastanza significativa.

Cecilia Helena Payne nacque il 10 Maggio del 1900 in Gran Bretagna ed è stata una tra gli astrofisici più influenti della storia.

Cecilia Payne-Gaposchkin

La sua passione per l’astrofisica germogliò subito dopo aver frequentato una lezione di Sir Arthur Eddington in cui lo scienziato britannico riportava i risultati delle sue osservazioni riguardo il “piegamento” della luce delle stelle intorno al Sole misurato durante l’eclissi solare del 1919 (ovvero la prova della validità della teoria della Relatività Generale di Albert Einstein). Cecilia rimase così colpita dalla lezione di Eddington che volle iniziare la carriera da astrofisica.


Purtroppo, all’epoca, in Gran Bretagna le cose non erano come oggi. Infatti Payne completò i suoi studi all’Università di Cambridge ma a quei tempi Cambridge non concedeva il riconoscimento della laurea alle donne (e non lo ha fatto fino al 1948!).

A causa di ciò, volendo proseguire la carriera da astrofisica, non ebbe altra soluzione che cambiare nazione; perciò nel 1923 lasciò l’Inghilterra alla volta degli Stati Uniti, precisamente Harvard, dove lavorò con Harlow Shapley (già protagonista del Grande Dibattito).

Qui fece la scoperta super-mega-importante-fondamentale della storia dell’astrofisica e ciò fu l’argomento della sua tesi di dottorato nel 1925, sempre ad Havard.

Cecilia Payne iniziò a studiare gli spettri delle stelle. No, niente roba di fantasmi: uno spettro non è altro che la luce proveniente da una stella analizzata in tutte le sue lunghezze d’onda. In pratica, la luce della stella passa per una specie di prisma e si vede una cosa così:

Come potete vedere la luce (visibile) viene mostrata nei suoi diversi colori. Inoltre vi sono anche delle linee scure: che vuol dire? Vuol dire che la luce corrispondente a quelle lunghezze d’onda è stata in qualche modo assorbita.
Ora, la luce può venire assorbita da atomi. E ogni atomo assorbe ben precise lunghezze d’onda. Quindi osservare certe precise righe vuol dire misurare l’abbondanza di certi atomi piuttosto che altri.
Infine, per chiudere il cerchio, la luce delle stelle proviene (ovviamente) dalla superficie e quindi sono gli atomi presenti nell’atmosfera delle stelle ad assorbire tale luce. Oh, bene.

Dunque si prendono gli spettri delle stelle, si vedono le righe nere di assorbimento e si capisce che atomi ci sono nelle stelle, comodamente seduti sulla sedia del vostro osservatorio astronomico (anzi, al giorno d’oggi direttamente nel vostro ufficio del dipartimento universitario).
No, dico, ma non è favoloso tutto questo?

Comunque, tornando a noi, Payne fece questo tipo di studi utilizzando l’enorme catalogo di spettri stellari di cui Harvard disponeva.

Dobbiamo premettere un fatto, però: gli astronomi all’epoca ritenevano che le stelle fossero composte principalmente degli stessi elementi di cui è composta la Terra. Questo perché le righe osservate negli spettri delle stelle corrispondevano anche a quelle di Calcio e Ferro, il quale quest’ultimo è l’elemento presente nel nucleo del nostro pianeta.

Cecilia Payne ha scoperto che questo non è vero. Grazie alla teoria di Saha, che riguardava l’abbondanza degli elementi ionizzati (cioé a cui sono stati strappati via uno o più elettroni), applicata ai dati raccolti dagli spettri delle stelle, Cecilia Payne riuscì a scoprire che le stelle sono fatte principalmente di idrogeno, in particolare che per il 98% sono fatte di idrogeno e elio!

Si tratta di una scoperta sensazionale. Qualcosa che noi oggi diamo per scontato. Infatti ci risulterebbe molto difficile capire come facciano le stelle a produrre energia e durare così a lungo se non pensassimo esse siano formate prevalentemente da idrogeno che viene bruciato tramite reazioni nucleari. Insomma, potete capire benissimo la portata di questa scoperta.

Lo capirono sicuramente alcuni suoi colleghi dell’epoca. Per esempio l’astronomo Otto Struve definì la tesi di dottorato di Cecilia Payne “la più geniale mai scritta nel campo dell’astronomia” (per i temerari, potete trovare la sua tesi di dottorato a questo link).
Ma non solo complimenti, anche critiche. Però, come detto, nessuno riteneva che le stelle fossero fatte diversamente dall Terra. E infatti nella fase di revisione della tesi, prima della discussione, l’eminente astronomo Henry Norris Russell consigliò di dire che i risultati fossero “quasi certamente non reali”; una formula consigliata a Payne per evitare di compromettere la sua carriera. Curioso poi che, qualche anno dopo, lo stesso Russell confermò i risultati di Cecilia Payne; tanto che tuttora, ingiustamente, si fa spesso riferimento a Russell come colui che ha scoperto che l’idrogeno è l’ingrediente principale delle stelle.

Ma aveva ragione da vendere: le stelle sono fatte di idrogeno!

Ultima note biografica: il secondo cognome viene dal fatto che Cecilia si sposò con l’astronomo russo Sergei Gaposchkin, dopo averlo aiutato ad ottenere un visto per gli Stati Uniti. Da cui il cognome inserito nel titolo di questo post.
Nel 1956, finalmente, Cecilia Payne-Gaposchkin diventò la prima donna professore e capo del dipartimento ad Harvard: due traguardi importantissimi non solo per lei e non solo per tutte le donne, ma per tutto il genere umano visto il profilo di spessore di Cecilia.

Insomma, mi sembrava giusto parlare di Cecilia Payne-Gaposchkin oggi. Una donna che ha dovuto lottare contro un mondo che le ha chiuso delle porte. Ma quando c’è la passione e la qualità si riesce ad emergere anche tra un miliardo di difficoltà. Tuttavia la storia di Cecilia è una di quelle storie che ci insegnano tanto; ci fanno vedere oggi come le donne abbiano avuto difficoltà e addirittura, nel caso di Cecilia, cambiare continente.

Ma ora vi chiedo: avete mai sentito nominare Cecilia Payne-Gaposchkin? Probabilmente no. Spesso nemmeno coloro che studiano astrofisica la sentono nominare. Eppure ha scoperto cosa c’è dentro le stelle. Ripeto, di cosa sono fatte le stelle, quindi anche il Sole, la stella che ci permette di vivere!

E avete mai sentito un telescopio chiamato Payne-Gaposchkin? Niente. Purtroppo.

Perché sì, oggi ricordiamo Cecilia Payne-Gaposchkin. Ma la verità è che un’astrofisica del genere andrebbe ricordata ogni giorno data l’importanza delle sue scoperte.

Chiedo umilmente scusa se non ho presentato l’importantissima storia di Cecilia Payne-Gaposchkin prima qui su Quantizzando. Infatti l’anno scorso era l’occasione del centenario della nascita di Zeldovich mentre due anni fa questo blog era appena nato da quattro giorni e persi l’attimo (chiedo perdono!).

Ma oggi non potevo perdere l’occasione di parlare di questa straordinaria donna, astrofisica, scienziata che rappresenta una fonte di ispirazione non solo per tutte le donne che vogliono studiare astrofisica ma anche per chi, come me, studia già astrofisica e vede Cecilia Payne-Gaposchkin come un modello di passione e coraggio da seguire.

Pagina 1 di 3

Powered by WordPress & Theme by Anders Norén