Stelle, buchi neri e materia oscura: così si è evoluta la cosmologia

La lunga teoria di personaggi presentati dall’astrofisico Massimo Capaccioli nel corso di questi venticinque secoli – astronomi e astrofili fortunati e sfortunati, dilettanti e professionisti, semplici artigiani e potenti capitalisti – accompagna il lettore nella esplorazione della volta celeste dai tempi antichi fino ai giorni nostri.

Il libro racconta e documenta come, nei secoli passati, tutti gli individui affascinati dal cielo stellato abbiano sviluppato, passo dopo passo e strumento dopo strumento, le osservazioni significative da cui si sono strutturate conoscenze e interpretazioni cosmologiche sempre più accurate. Le teorie sulla natura della radiazione elettromagnetica, a cominciare dalla luce, e le sempre più raffinate strumentazioni capaci di raccoglierla da astri lontanissimi hanno accompagnato le conquiste e le interpretazioni sulla natura del nostro Universo. Il prodigioso sviluppo di strumenti di osservazione e, parallelamente, di teorie e modelli cosmologici, ha rapidamente portato l’astronomia ben lontana dal telescopio di Galileo e dalle formule di Newton. Osservazioni con strumenti raffinati, intuizioni e interpretazioni su quanto gli strumenti mostravano, desiderio di organizzare in modo sistematico le peculiarità del cielo stellato, già verso la fine del ‘600, avevano stimolato curiosità e ricerche tanto da permettere al semisconosciuto prete siciliano Giovan Battista Odierna di individuare e catalogare ammassi stellari, nebulose gassose e almeno una galassia, quella che oggi va sotto la sigla di M31. In un paio di secoli, le conoscenze sulla natura della luce, le scoperte della spettroscopia, le tecnologie di rilevazione più avanzate si sono coordinate per costruire l’immagine coerente di un Universo di cui si è cominciato ben presto a intuire la vastità e la continua espansione. Intanto la spettrometria aveva fornito informazioni sulla struttura chimica degli elementi che compongono i corpi celesti, suggerendo idee sulle modalità della loro formazione a partire da un inizio primordiale.

Massimo Capaccioli

L’incanto di Urania. Venticinque secoli di esplorazione del cielo

Carocci Editore- Sfere 2020

pp.531, € 34,00

di Maria Arcà

Una rassegna cronologica potrebbe forse servire a mettere in ordine temporale le successive scoperte e interpretazioni, ma è molto più interessante vedere come, negli stessi periodi, approcci differenti abbiano potuto espandere i campi di ricerca e moltiplicare le informazioni disponibili, combinando risultati ottenuti con metodologie differenti, ciascuna con le proprie specificità ma anche con i propri problemi e con peculiari soluzioni. Capaccioli affronta nei diversi capitoli le problematiche che per serendipity o per intuizioni geniali sono state affrontate e risolte: dalle prime difficoltà nei calcoli della parallasse fino quelli sulle velocità con cui le galassie si allontanano reciprocamente, modificando e precisando ogni volta i modelli cosmologici. Piccole e grandi intuizioni, inizialmente abbozzate come semplici possibilità, a volte aprono spiragli e a volte provocano delle vere rivoluzioni concettuali. I nomi dei personaggi sfilano, ciascuno accompagnato dalle peculiarità di una vita, o dalla fortuna di una particolare osservazione.

Dal piccolo strumento galileiano, ora i telescopi giganti possono aprire i loro occhi sulla vetta di montagne disabitate, lontane dagli inquinamenti luminosi urbani, e si superano (a suon di milioni di dollari) le difficoltà connesse alla manutenzione e alla costruzione delle attrezzature necessarie per orientarli, dirigerli e ottenere immagini adeguate. Ma serve anche grande quantità di materiale di funzionamento – ad esempio è stato necessario molto materiale fotografico – e molta “mano d’opera” per leggere, catalogare, interpretare i risultati delle osservazioni notturne.

La potenza economica americana e l’impiego di potenti rivelatori digitali (come ad esempio il Charge Coupled Device, continuamente migliorato) permettono oggi all’astrofisica grandi passi in avanti, e finalmente, dalla fine del secolo scorso, i risultati ottenuti dalle varie tecnologie all’avanguardia possono essere condivisi dai ricercatori di tutto il mondo.

Ormai da un secolo le scoperte e le intuizioni della fisica contemporanea hanno guidato l’astrofisica e la cosmologia nella costruzione di modelli su quanto è avvenuto nel tempo e avviene nello spazio. Bisogna arrivare all’ultimo capitolo del libro (Da qui all’eternità) per trovare un rapido riassunto su quello che oggi si conosce sulla storia evolutiva delle stelle (ed anche sul nostro Sole), grazie alla collaborazione sinergica tra osservatori e teorici, aiutati dai potenti elaboratori elettronici. Le conoscenze recenti sui buchi neri, sulla dark matter (materia oscura), sulla espansione del substrato spazio-temporale del nostro Universo dovranno certamente essere accresciute e modificate: come l’Universo anche la cosmologia sembra essere una scienza in espansione, in cui alcune discordanze tra fatti e modelli producono crepe nei paradigmi correnti e portano alla elaborazione di nuove teorie.

Credits immagine: Phil Botha on Unsplash