Le prime osservazioni

Oggi il nostro universo si è dilatato parecchio; e si è cominciato a dilatare con Galileo, quando nel 1610, per la prima volta, pensò di puntare al cielo il cannocchiale. Il cannocchiale non l’aveva inventato lui: aveva saputo da dei viaggiatori che certi olandesi avevano uno strumento che, messo davanti agli occhi, faceva vedere vicino le cose lontane; si fece raccontare com’era fatto e se lo costruì. Era uno strumento molto rudimentale: c’era una lente positiva che fungeva da obiettivo, una lente negativa che fungeva da oculare, c’era un sacco di cromatica. Io ho avuto l’occasione di guardarci dentro quando ero all’osservatorio Arcetri a Firenze e si vedevano gli oggetti molto irridati, molto confusi, ma malgrado questo, Galileo fece delle scoperte straordinarie: scoprì per esempio che la Luna aveva montagne e pianure come la Terra, non era quell’oggetto celeste straordinario che diceva Aristotole. Scoprì che il Sole aveva delle macchie e queste macchie apparivano e scomparivano e quindi non era quell’oggetto inmutabile che diceva ancora Aristotole. Scoprì le fasi di Venere e i quattro satelliti maggiori di Giove che chiamò, pianeti Medicei – perché i Medici erano i loro sponsor, come si direbbe oggi – e vide che questi pianeti Medicei ruotavano intorno a Giove. E questo rappresentò per lui un vero e proprio modello in miniatura del sistema solare: era la prova tangibile che era la Terra a ruotare intorno al Sole e non viceversa. Quindi sono state tutte scoperte straordinarie fatte con questo modesto strumento. Scoprì inoltre, che quella fascia biancastra chiamata Via Lattea, molto probabilmente, doveva il suo nome, all’ ammassarsi di un enorme quantità di stelle in quella direzione. Il suo universo, ecco che si era già dilatato: arrivando alla via Lattea.
Oggi, siamo in grado di ricostruire direttamente, dalle osservazioni, com’è evoluto l’universo in qualche frazione di secondo, dall’inizio dell’espansione, fino a questo momento; ma non sappiamo, se l’universo sia poi iniziato effettivamente, cioè, se è cominciato da un punto o se sia sempre esistito, infinito nel tempo e nello spazio. Non lo sappiamo, eppure siamo riusciti a ricostruire come si è evoluto a partire da tredici miliardi e settecento milioni di anni fa fino ad oggi.
Quali sono le osservazioni che ci hanno permesso di ricostruire la storia dell’universo? Beh, le prime osservazioni d’importanza cosmologica sono avvenute fra gli anni 1920 e 1930, in gran parte ad opera di un astro-fisico americano che si chiamava Edwin Hubble, e che diede il nome, al telescopio spaziale ancora oggi in orbita. Hubble, fece una serie di osservazioni per rispondere a due quesiti. All’inizio del novecento, nel 1920, non si sapeva ancora se la nostra Via Lattea abbracciasse tutto l’universo o se fosse una struttura limitata; non si sapeva che cos’erano le nebulose. Le osservazioni che si facevano allora al telescopio – e c’era già un grande telescopio, il telescopio di Monte Wilson di due metri e mezzo di diametro, in California, che è rimasto il più grande telescopio del mondo fino a 1948, quando poi è entrato in funzione il telescopio di cinque metri di Monte Palomar – permisero di sapere, che oltre alle stelle che appaiono come dei puntolini luminosi, c’erano le nebulose, cioè, delle nubi di colore biancastro, indistinto, alcune di forme irregolari, altre più regolare.

E che cos’erano queste nebulose? Erano delle nubi di gas? Come quelle che vediamo in vicinanza del sole, come la nebulosa di Orione? O erano delle galassie come la Via Lattea? Non si aveva la minima idea di cosa fossero, e per rispondere a questa domanda, Hubble cominciò a fare una serie sistematica di osservazioni degli spettri delle nebulose.
Cosa sono gli spettri? Spettro vuol dire, disperdere la luce bianca di una stella o di una nebulosa, di una galassia, nelle sue componenti monocromatiche dal rosso al violetto. Se queste nebulose erano delle nubi di gas, avrebbero avuto lo spettro caratteristico dei gas, che è uno spettro fatti di tanti emissioni a lunghezza d’onde ben definite. Per esempio, se era un miscuglio di gas di sodio e calcio, ci saranno delle righe gialle e delle righe violette e verdi; se invece era un miscuglio di stelle e nubi, avremmo visto uno spettro continuo, una striscia colorata dal rosso al violetto.
Quindi Hubble per capire quale era la natura delle nebulose, cominciò a fare questa serie di osservazioni sistematiche di spettri di nebulose e trovò che effettivamente quelle angolarmente più estese e di forma irregolare erano delle nubi di gas e quelle, invece, angolarmente più piccole e che avevano delle forme regolari, ellittiche, sferiche o addirittura delle belle braccia a spirale, erano ammassi di stelle e di nubi, cioè, in tutto simili alla nostra Via Lattea.
E, come spesso succede nella scienza, si cerca una cosa e se ne trova un’altra; quindi, oltre ad avere risposto a queste due domande: la nostra Via Lattea non abbraccia tutto l’universo, ma ci sono tante galassie separate l’una dall’altra e le galassie sono famiglie di stelle e nubi come la nostra, trovò un’altra sorpresa, e cioè, che tutte queste nebulose, sembravano allontanarsi da noi a velocità crescente con la distanza. Avevano delle velocità enormi, alcune si muovevano a diecimila, a cinquantamila, a centomila chilometri al secondo – al secondo non all’ora – velocità enorme che tant’è vero Hubble, sospettò ci fosse sotto qualcosa che non quadrava e parlò di velocità apparenti; in realtà, si capì, che tutte queste galassie si stavano allontanando da noi, e quindi si pensò che fosse l’effetto d’una evoluzione dell’universo e si cominciò a parlare della grande esplosione e della fuga delle galassie. E ancora oggi, quando si sente dire del Big Bang e della fuga delle galassie, si pensa che ci sia stata un’esplosione, un grande botto iniziale che ha scaraventato le galassie in tutte le direzioni. Ora, questo è assolutamente un modo di dire ingannevole: le cose non stanno affatto così.
Quello che noi osserviamo è che l’universo, lo spazio in cui sono immerse queste galassie, sta continuamente allargandosi; quindi, non sono le galassie che fuggono, è lo spazio che ampliandosi, le trascina in questo suo moto.
Faccio un esempio molto terra terra, un esempio gastronomico: l’universo, è come la pasta di un dolce che lievita, se in questa pasta sono immerse delle noccioline, via via che la pasta si gonfia, sotto l’azione del lievito, tutte le noccioline si allontanano l’una dall’altra; ma non sono le noccioline che fuggono è la pasta che lievita, e le porta con sé.