Da Galileo alle frontiere
dell'universo conosciuto
di Bruno Moretti Turri IK2WQA
Team
SETI of SETI Institute, FOAM13 Astronomical Observatory,
Direttore
SETI ITALIA "G. Cocconi", Presidente Academia Philosophiae Naturalis
Pagina con video
della conferenza
"Giaciamo
tutti nel fango, ma alcuni di noi guardano alle stelle."
"We are all lying in the gutter, but some of us
are looking at the stars."
Oscar
Wilde
400 anni fa, nel 1609, Galileo per la prima
volta punta il suo canna-occhiale, non in orizzontale durante il giorno
per guardare il paesaggio, ma in alto, di notte, verso il cielo
stellato e dà inizio al processo di radicale evoluzione
della nostra weltanschauung, cioè della nostra visione del
mondo e dell'universo.
Prima di Galileo l'universo era piccolissimo.
In tale universo, come in una cipolla o in una bambola russa tipo
matrioska, la Terra era immaginata imprigionata al centro di sfere di
cristallo sulle quali erano incastonati Luna, Sole, pianeti e stelle.
Queste sfere di cristallo si ritenevano solo TOT km sopra le nuvole
più alte.
Tutto inizia a cambiare il 30 novembre 1609
quando Galileo punta il suo strumento verso quella tenue striscia
nebulosa che attraversa il cielo stellato detta Via Lattea e scopre,
con immaginabile enorme stupore, che, a dispetto del nome, non
è uno schizzo di latte sfuggito dal seno della dea Era, la
latina Giunone, come sostenevano gli antichi,
Via Lattea
dalla Sagitta ad eta η
Carinæ. Astrofotografia a
largo campo di Marco Lorenzi.
ma che essa è costituita da migliaia
di stelle, non risolvibili ad occhio nudo, ma che si rendono
perfettamente visibili alla visione telescopica.
Da quel momento inizia il lento processo che porterà
Un
perspicillum, un canna-occhiale di Galileo. Si ritiene che il
modello migliore avesse massimo 30 ingrandimenti.
dal perspicillum, dal canna-occhiale di
Galileo, il cui modello migliore si ritiene avesse massimo 30
ingrandimenti, alla costruzione di telescopi via via sempre
più grandi e raffinati che allargheranno enormemente le
dimensioni dell'universo fino agli attuali 15 miliardi di anni luce.
In questa immagine vedete uno dei 2 obiettivi
di diametro 8,4 metri del Large Binocular Telescope in Arizona,
osservatorio binoculare al 25 % di proprietà italiana. Un
solo anno luce corrisponde a circa 10 mila miliardi di km. Il che
significa che viaggiando a ben 1.000 km/h come un Jumbo jet in alta
quota, occorrerebbero 10 miliardi di ore. Cioè oltre 1
milione e centomila anni.
Campa
cavallo... che l'erba cresce.
Per noi umani è difficile anche solo
immaginare dimensioni di spazio e di tempo così enormi,
pertanto ora andremo a farci un viaggetto con la nostra astronave
virtuale per capirne di più e conoscere dall'esterno
qual'è il nostro posto nell'universo.
Siete tutti pronti? Mettetevi comodi e allacciate le cinture di
sicurezza. Fatto? Bueno! Vamos amigos!
Five, four, tree, two, one, Fire!

La nostra astronave viaggia velocissima e siamo
già alla prima tappa, ove vediamo
Le
dimensioni della Terra (Earth, diametro Ø 12.756 km)
rispetto a Venere (Venus, Ø 12.104 km),
Marte (Mars,
Ø 6.794 km), Mercurio (Mercury, Ø 4.880 km) e
Plutone (Pluto, Ø 2.274 km).
N.B.: la
nostra Luna ha un diametro di 3.476 km, ergo è
più grande di Plutone e più piccola di Mercurio.
le dimensioni in scala dei piccoli pianeti
rocciosi del sistema solare, Terra, Venere, Marte, Mercurio e Plutone.
Così en passent la nostra Luna è un po'
più grande di Plutone e un po' più piccola di
Mercurio. Concentriamo ora la nostra attenzione sulla Terra e
riaccendiamo i motori per la prossima tappa.
Le
dimensioni dei giganti pianeti gassosi Giove (Jupiter, diametro
Ø 142.984 km),
Saturno
(Saturn, Ø 120.536 km, ovviamente esclusi gli anelli),
Urano
(Uranus, Ø 51.118 km) e Nettuno (Neptune, Ø
49.532 km)
rispetto ai
piccoli pianeti rocciosi in basso:
Terra
(Earth), Venere, Marte, Mercurio e Plutone (Pluto).
Eccola qui la nostra Terra con gli altri
pianeti rocciosi. Qui li vediamo a confronto con i giganteschi pianeti
gassosi, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. È da rilevare che
nell'immagine Saturno è illustrato con il solo corpo del
pianeta, senza il suo... hula-hop, cioè senza i suoi anelli
che hanno un diametro di oltre 250.000 km, altrimenti sarebbe molto
più largo. Vedo che ormai state diventando tutti dei vecchi
lupi di mare dello spazio e vi state adattando benissimo all'assenza di
gravità. I più contenti di tutti sono quelli un
po'... rotondetti come me, felici di pesare zero kg e di fare marameo a
diete e bilance. Tiè!
Ergo concentriamo tutta la nostra attenzione sulla Terra e su Giove e
ripartiamo.
Le
dimensioni del Sole (Sun, diametro Ø 1.390.000 km) rispetto
ai pianeti.
Ecco Giove e la Terra. A questa scala Giove
è una biglia e la Terra è ridotta a... ricordino
di formichina. Il tutto al cospetto di 'o Sole nostro. Enorme,
confrontato alla corte dei suoi sub-lillipuziani sudditi. E qui sorge
un problema perchè nei libri si legge che gli astronomi
definiscono il Sole stella nana gialla. Anche se esistono molte stelle
assai più piccole del Sole, in effetti, come vedremo, il
Sole è una stella medio-piccola, molto comune e simile a
miliardi e miliardi di altre. Concentriamo ora tutta la nostra
attenzione sul Sole e su Giove e ripartiamo.
Le
dimensioni delle stelle Arcturus (Arturo, alfa a Boötis,
diametro Ø 22.101.000 km),
Pollux
(Polluce, beta b Geminorum,
Ø 11.120.000 km)
e Sirius
(Sirio, alfa a Canis Majoris,
Ø 2.335.000 km) rispetto al Sole.
A questa
scala Giove è grande un pixel e la Terra è
invisibile.
Adesso è 'o Sole nostro a farci la
figura della caramellina, della mentina. A questa scala Giove
è grande un pixel e la Terra è un batterio
visibile solo al microscopio. Il confronto è con Sirio che,
vista dalla Terra è la stella più luminosa del
cielo; con Polluce e con Arturo. Arturo è la splendida
stella arancione che fa sognare gli innamorati nelle sere di primavera.
Concentriamo ora tutta la nostra attenzione su Arturo e gone on the
wind, via col vento, ovviamente il vento stellare.
Le
dimensioni delle stelle Antares (alfa a Scorpii, diametro
Ø 1.330.000.000 km),
Betelgeuse
(alfa a Orionis, diametro
903.500.000 km),
Aldebaran
(alfa a Tauri) e Rigel
(beta b Orionis) rispetto ad
Arcturus, Pollux e Sirius.
A questa
scala il Sole è grande un pixel e Giove è
invisibile.
La stella
più grande conosciuta è VY Canis Majoris che, con
un diametro di 2.900.000.000 km,
è
più del doppio (in diametro NON in volume!) di Antares!
Adesso a far la figura del nanetto è
Arturo. A questa scala il Sole è grande un pixel e ci
vorrebbe il microscopio per vedere Giove. La Terra è un...
elettrone. Il confronto è con Rigel, Aldebaran, Bitolgiuis e
Antares. Antares è la magnifica stella rossa che vediamo
bassa sull'orizzonte sud nelle sere d'estate. La stella più
grande conosciuta (in termini di volume, non di massa) è VY
Canis Majoris che, avendo un diametro di 2 miliardi e 900 milioni di
km, cioè più che doppio rispetto a quello di
Antares, in questa immagine sbrodolerebbe fuori. Ma adesso, cari amici,
è venuta l'ora del tè coi pasticcini.
Naturalmente su un'astronave, in assenza di gravità, il
tè lo si beve dal... biberon e i pasticcini sono
piccolissimi perchè si devono mettere in bocca interi, onde
non sbriciolare, per poi... respirar le briciole che volteggerebbero
per aria. Non so voi, ma a me solo a pensare alle briciole nel naso, mi
vien da starnutire.
Spaziotempo
1 anno luce
è = 9,4608 x 1012
km
= 9.460.800.000.000 km
perchè
la velocità della luce (indicata con c
dal latino celeritas)
è
c
= 299.792,458 km/s
Approfittiamo della pausa per impadronirci di
un concetto indispensabile al proseguimento del nostro viaggio. Il
concetto di spaziotempo.
Lo faremo in termini molto semplificati, elementari e terra-terra con
due facili esempi.
Viaggiando alla velocità di 300.000
km/s, per coprire i 150 milioni di km della distanza Sole-Terra, la
luce del Sole impiega circa 8' 20”. Ciò significa
che quando guardiamo il Sole non lo vediamo in tempo reale,
cioè come è mentre lo guardiamo. Lo vediamo come
era 8' 20” fa. Se, per assurdo, il Sole dovesse esplodere
mentre lo stiamo guardando, noi non lo vedremmo esplodere. Lo vedremmo
esplodere 8' 20” dopo. Passiamo al secondo esempio, ma adesso
non parleremo più di una manciatina di minutini-luce. Nelle
sere d'autunno, sotto un cielo stellato bello buio, senza Luna e foschia
e lontano dall'inquinamento luminoso delle
città, causato da un uso irrazionale e sprecone
dell'illuminazione pubblica, che dovrebbe fare luce dove mettiamo i
piedi e non illuminare il lato B... dei pipistrelli, che da vedere
quello dei pipistrelli non è neanche poi un gran bel... lato
B!
Dicevo, nelle sere d'autunno, sotto un cielo stellato bello buio, senza
Luna e foschia, sapendo dove guardare,
possiamo vedere la costellazione di Andromeda.
In tale costellazione, ad occhio nudo, noteremo la presenza di uno
strano batuffolino allungato, evidenziato nell'immagine da un cerchio.
Questo strano batuffolino è l'oggetto celeste più
lontano visibile ad occhio nudo. Dovete sapere che tutti gli oggetti
celesti visibili ad occhio nudo fanno parte della nostra Galassia, del
nostro universo-isola, con sole tre eccezioni: la Piccola e la Grande
Nube di Magellano, che sono invisibili alle nostre latitudini e di cui
parleremo in seguito, e questo batuffolino. Che è, ripeto,
l'oggetto celeste più lontano visibile ad occhio nudo.
Quel batuffolino è un altro
universo-isola, una galassia simile alla nostra Via Lattea.
È la galassia di Andromeda, detta M31 perchè
porta il numero 31 nel catalogo dell'astronomo francese Charles
Messier. Ha un diametro di 150.000 anni luce, è costituita
da oltre 400 miliardi di stelle e dista da noi 2 milioni e seicentomila
anni luce. Ciò significa che quando la guardiamo, non la
vediamo in tempo reale, cioè come è in quel
momento. La vediamo come era 2 milioni e seicentomila anni fa.
Ripetendo l'esempio che abbiamo fatto per il Sole, se, per assurdo, M31
dovesse esplodere mentre la stiamo guardando, noi non la vedremmo
esplodere. La vedremmo, per modo di dire, esplodere 2 milioni e
seicentomila anni dopo. Cioè, data la velocità
fissa della luce nel vuoto, guardando molto lontano nello spazio, noi
guardiamo molto lontano anche nel tempo. Cioè noi guardiamo
molto lontano nello spaziotempo. I fotoni di luce di M31 che giungono
ai nostri occhi ed eccitano le nostre retine mentre la guardiamo sono
partiti 2 milioni e seicentomila anni fa. Data la nostra concezione
limitata sia dello spazio che del tempo, apparentemente “2
milioni e seicentomila anni fa” è una cifra quasi
senza significato per noi. Noi, Homo sapiens non esistevamo ancora. Non
esisteva neanche il nostro progenitore Homo erectus, che circa 700.000
anni fa ha dominato il fuoco.
E invece... ci sbagliamo di grosso
perchè tale cifra ha un significato enorme per noi umani.
Perchè proprio 2 milioni e
seicentomila anni fa, quando i fotoni di M31 Andromedae partivano per
allietare oggi i nostri occhi, il primo uomo compiva il primo grande
balzo verso l'intelligenza umana ed è per questo che
è stato catalogato tassonomicamente come appartenente a una
nuova specie: la specie Homo. Noi.
Il... primo grande balzo verso l'intelligenza
umana? E... come? Vi
starete chiedendo.
Smoccolando, sì, avete capito bene, smoccolando, imprecando,
non sappiamo in quale lingua, mentre si pestava il ditone nell'imparare
a scheggiare intenzionalmente le pietre per
farne degli strumenti.
“That's
one small step for man, a giant leap for mankind.”
“Un
piccolo passo per un uomo, un gigantesco balzo per
l'umanità.”
Sono le immortali parole pronunciate da Neil
Armstrong mettendo piede sulla Luna il 20 luglio 1969. Ma Neil
Armstrong, come tutti noi, viene dopo 2 milioni e seicentomila anni di
evoluzione della nostra specie, a partire da quei nostri antenati che
hanno avuto il primo barlume di intelligenza e dai quali tutti noi
discendiamo.
In base ai reperti paleoantropologici, l'Homo
habilis smoccolava pestandosi il pollice in questa zona, che nella foto
vedete un po' brulla perchè io l'ho scattata ai primi di
gennaio, nel pieno della locale stagione secca. Il luogo prende il nome
in lingua masai del fiume Olduvai che scorre qui impetuoso solo durante
la stagione delle piogge. Tra l'altro Olduvai è il luogo in
cui appare il famoso monolito nel celeberrimo romanzo di Arthur Clarke,
cinematografato da Stanley Kubrick, “2001: Odissea nello
spazio”.
Il
Kilimanjaro 5.895 m, visto dal Parco del Serengeti. Olduvai
è a destra fuori foto.
Olduvai Gorge si trova a poche decine di km da
questo formidabile vulcano spento, il Kilimanjaro, la montagna
più alta dell'Africa e vicino allo splendido Parco del
Serengeti, in Tanzania, nei pressi del cratere di Ngorongoro, poco a
sud dell'equatore.
È assai probabile che gli Homo
habilis, assomigliassero molto a questa ricostruzione artistica. In
base agli studi biogenetici sul DNA mitocondriale, l'artista ha qui
giustamente rappresentato il progenitore di tutta l'umanità,
con la pelle nera. Alla facciaccia brutta di tutti i razzisti e
xenofobi, anche svedesi, crucchi e giapponesi discendono da uomini e
donne neri ed africani. Così come,
del resto, l'orso bianco è un
adattamento ambientale di plantigradi bruni. I mitologici Adamo ed Eva
delle antiche fiabe dei pastori giudei palestinesi erano, tra
virgolette, “fatti ad immagine e somiglianza” di un
dio
... “abbronzato”. Di un dio
negro.
Per dirla con il premio Nobel Rita Levi
Montalcini: “Non esistono le razze, esistono i
razzisti.”
E permettetemi ora di ricordare la commozione
enorme che ho provato pensando alla galassia M31 Andromedae e agli Homo
habilis che si pestavano il ditone, quando ho visitato il giardino
dell'Eden e il museo paleoantropologico di Olduvai Gorge come meritato
premio per aver raggiunto
la vetta più alta dell'Africa, i
5.895 m sul livello del mare dell'Uhuru Peak del Kilimanjaro, il mio
primo 5.000 quasi 6.000. Manco a farlo apposta in questa foto Olduvai
si trova sotto le nuvole proprio dietro al mio cappuccetto rosso. E,
mentre voi vi sbafate gli ultimi pasticcini e vi godete le ultime
ciucciate di tè dal biberon, ora che abbiamo assimilato,
almeno a livello elementare, il concetto di spazio, il concetto di
tempo e della relazione spaziotempo,
Simulazione
in scala spaziotemporale: dalla Terra alla Luna la luce impiega circa
1,3 secondi
EME, Earth
Moon Earth, Moon bounce VHF/UHF
per concludere osserviamo questa simulazione.
Dovete sapere che alcuni radioamatori particolarmente evoluti
“giocano a biliardo tra virgolette” usando la Luna
come sponda. Puntano le loro parabole, o i loro array di antenne Yagi,
verso la Luna e trasmettono. Le onde radio rimbalzano sulla Luna e
ritornano sulla Terra. Questa raffinata tecnica si chiama EME (acronimo
di Earth-Moon-Earth, Terra-Luna-Terra) o Moon bounce (rimbalzo lunare).
L'ho praticato anch'io con la stazione di un mio amico e collega
radioamatore OM e mi son divertito tantissimo. Con questa tecnica
è possibile, per esempio, collegare la Norvegia o il
Sudafrica in VHF o UHF. Il Moon bounce rappresenta l'esperimento
più semplice ed intuitivo che dimostra e misura la
velocità non infinita della luce, cioè della
radiazione elettromagnetica: dici ciao nel microfono e circa 2 secondi
e ½ dopo senti nel ricevitore l'eco del tuo ciao che ritorna
a Terra proveniente dalla Luna. Ma ora ragazzi la campanella suona e la
ricreazione è finita. E' venuto il momento di ripartire.
Smettetela quindi di far capriole per aria come rondinelle troppo
cresciutelle, tornate veloci come Ringo sui vostri seggiolini e
allacciate le cinture di sicurezza, perchè ora faremo i
famosi balzi iperspaziali cari alla fantasia di Isaac Asimov, lo
scienziato e docente di biochimica, grande scrittore di fantascienza, e
andremo su scale veramente enormi.
Le stelle
più vicine al Sole (Sun) in un raggio di 15 anni luce.
Questi sono i dintorni del Sole in un raggio di
15 anni luce. Vicino al Sole c'è una piccola stellina rossa,
Proxima, detta anche alpha Centauri C perchè fa parte di un
sistema stellare triplo. Si chiama Proxima perchè
è la stella più prossima, cioè
più vicina, al Sole, a circa 4,3 anni luce.
I dintorni
del Sole (Sun) in un raggio di 250 anni luce.
E questi sono i dintorni del Sole in un raggio
di 250 anni luce. Ma... l'appetito vien mangiando e noi ora saltiamo
direttamente
I dintorni
del Sole (Sun) in un raggio di 5.000 anni luce.
Si comiciano
a vedere i bracci ("arm" in inglese) a spirale della Via Lattea, la
nostra Galassia.
a 5.000 anni luce dal Sole, e qui vediamo delle
strane strisce. Nooo, non sono banchi di nebbia in Val Padana, ma
miliardi di stelle raggruppate nei bracci a spirale della Via Lattea,
che a questa scala incominciano a vedersi.
La nostra
Galassia, la Via Lattea, ha un diametro di circa 100.000 anni luce
ed
è molto simile alla galassia a spirale nella figura (vista
di taglio nella figura sotto).
Il Sole
(Sun) è posto a circa 27.000 anni luce dal centro della Via
Lattea, nel braccio di Orion,
tra il
braccio a spirale del Perseus e quello del Sagittarius.
Ora siamo a 80.000 anni luce dal Sole e questa
è la Via Lattea, la nostra galassia a spirale, il nostro
universo-isola. Ha un diametro di circa 100.000 anni luce, è
costituita da almeno 200 miliardi di stelle e noi ci troviamo in
periferia, a circa 27.000 anni luce dal perno di rotazione,
cioè dal centro gravitazionale. Noi ci troviamo nel braccio
(in inglese arm) nel braccio a spirale di Orione, tra il braccio del
Perseo che, rispetto a noi, è verso l'esterno della galassia
e che vediamo di sera in inverno e il braccio del Sagittario che,
rispetto a noi, si trova verso il centro della Via Lattea e che vediamo
nelle sere d'estate. Infatti
il centro della Via Lattea, indicato dalla X
rossa, visto dalla Terra si trova in direzione del Sagittario, tra
Sagittario e Scorpione e, in particolare tra la nebulosa M8 Lagoon e M6
Butterfly, l'ammasso stellare a forma di farfalla.
Il Gruppo
Locale del quale fanno parte la Via Lattea (Milky Way) e le sue
galassie satelliti, la Grande Nube
di Magellano
(LMC, Large Magellanic Cloud) e la Piccola Nube di Magellano (SMC,
Small Magellanic Cloud).
Le distanze
dalla Via Lattea sono espresse in migliaia di anni luce (kly, kilo
light years).
Altro balzo iperspaziale e siamo a 3 milioni di
anni luce dal Sole e vediamo la nostra Via Lattea (in inglese Milky
Way) attorniata dalle altre galassie appartenenti al nostro ammasso
galattico locale, tra esse la già citata M31 Andromedae in
basso a destra. Vicinissime alla Via Lattea notiamo 2 piccole
galassiette irregolari che sono satelliti della nostra indicate in
inglese con LMC e SMC. Si tratta della Large, Grande e della Small,
Piccola Magellanic Cloud, Nubi di Magellano, completamente invisibili
alle nostre latitudini perchè hanno declinazioni molto
meridionali. Per vederle basse sull'orizzonte bisogna andare almeno in
zone equatoriali. Per vederle alte sull'orizzonte bisogna andare a
latitudini molto meridionali, per esempio in Argentina o in Australia.
Giusto per tirare il fiato prima del prossimo grosso balzo
iperspaziale, ricordo un'enorme e graditissima emozione della mia
gioventù.
L'Autore in
arrampicata su ghiaccio: piolet traction sulla parete Nord
dell'Aiguille Blanche de Peutérey 4.108 m,
via
Gabarrou-Suzuki, gruppo del Monte Bianco.
Stavo scalando in arrampicata solitaria la
ghiacciata parete sud-est del Chimborazo sulla Cordigliera delle Ande
in Ecuador, montagna alta 6.310 m. Dovete sapere che le pareti di
ghiaccio, soprattutto in zone equatoriali, normalmente si scalano di
notte, quando la temperatura è ampiamente sotto zero e il
pericolo di slavine e valanghe è minore. Giunto a quota
6.100 m su una parete con pendenza tra i 40 e i 90 gradi, ho finalmente
trovato il primo qualcosa di orizzontale, una cengia, una specie di
“pianerottolo” da 2 m x 2, e mi sono fermato a
smangiucchiare qualcosa. Ormai mancava poco alla vetta e la parte
più difficile della parete era sotto di me. Guardando il
cielo stellato magnifico degli oltre 6.000 m in direzione sud mi
è quasi venuto un colpo, perchè c'era un qualcosa
di molto strano. Orizzontandomi con le costellazioni sono stato
fulminato dalla rivelazione: quella grossa nuvola bianca bassa
sull'orizzonte non poteva essere altro che
La
Grande Nube di Magellano
la Grande Nube di Magellano, che non
avevo mai visto prima di allora e che all'equatore si rende visibile.
Estratto dallo zaino il binocolo 10x50 ne ho avuto conferma e dalla
gioia ho preso la ricetrasmittente palmare bibanda VHF/UHF, che ho
sempre portato con me in montagna per eventuali casi di emergenza, e
grazie alla quale ho salvato parecchie vite, e ho chiamato i
radioamatori nottambuli dell'Ecuador in UHF a 70 centimetri di
lunghezza d'onda, che sono rimasti basiti perchè era la
prima volta che su tali frequenze sentivano un collega italiano, per di
più sulla loro montagna più alta.
I superammassi (supercluster) di
galassie in un raggio di 500 milioni di anni luce da noi.
La nostra Via Lattea e il suo ammasso Gruppo Locale fanno parte del
superammasso della Virgo.
Ora
con un altro iperbalzo prodigioso arriviamo a vedere i dintorni della
Via Lattea in un raggio di 1 miliardo di anni luce e quei puntini
bianchi che vedete non sono stelle. E neanche galassie. Sono ammassi di
galassie raggruppati in superammassi. Al centro c'è il
nostro ammasso galattico locale che fa parte del superammasso della
Virgo.
150.000.000.000.000.000.000.000
km
L'universo oggi conosciuto ha un diametro
minimo di 15 miliardi di anni luce. Corrispondenti a 150 mila miliardi
di miliardi di km = 1,5 x 1023
È costituito da circa 100
miliardi di galassie che mediamente contengono 100 miliardi di stelle.
Giampiero Galeazzi a
Giuliano Ferrara.
Se a questo punto, davanti alle dimensioni
dell'universo, siete presi da un senso di vertigine e vi sentite
piccoli e anoressici, non fateci caso. È normale.