edwin powell hubble

EDWIN POWELL HUBBLE
DAVIDE FICARELLI
LICEO SCIENTIFICO «G. ULIVI», PARMA
A.S 2014-2015
LA
MALATTIA
E LA
MORTE
EINSTEIN
ED
HUBBLE
LA VITA
UNIVERSI
ISOLA
EDWIN POWELL
HUBBLE
L’OMOGENEITA’
DELL’ UNIVERSO
PERCHE’
L’UNIVERSO
SI ESPANDE
LA
CLASSIFICAZIONE
DELLE GALASSIE
LA LEGGE
DI HUBBLE
LA VITA
Edwin Powell Hubble
• nacque a Marshfield, Missouri, il
20 Novembre 1898.
• Venne educato dal padre secondo
il più stretto puritanesimo
americano e lo studio regolare
della Bibbia.
• Ottenne a 21 anni la borsa di
studio Rhodes per studiare legge a
Oxford per tre anni, periodo nel
quale il padre morì.
• Non si dedicò alla professione di
avvocato, come promesso al
padre, bensì studiò per tutta la
vita astronomia.
• Insegnò spagnolo e fisica in una
scuola dell’Indiana dove divenne
anche allenatore della squadra di
basket.
• Mantenne un atteggiamento
molto distaccato dalla sua
famiglia.
La formazione
• Fu ammesso all’Università di
Chicago dove frequentò il corso
di astronomia descrittiva tenuto
dal dottor Forest Ray Moulton.
Forest Ray Moulton
• Ebbe come professore di
meccanica, fisica molecolare e
calore Robert Millikan, futuro
premio Nobel per la fisica nel
1923
• Assistette ad alcune lezioni di
astronomia sferica del professor
Eddington.
Robert Millikan
Il maggiore Hubble
• Nel maggio del 1917 si arruolò come
volontario nella prima Guerra Mondiale.
• Gli fu conferito il titolo di maggiore.
• Partecipò anche alla Seconda Guerra
mondiale.
• Si schierò contro coloro che sostenevano
l’astensione dal conflitto da parte degli USA.
• Divenne capo del laboratorio di balistica
esterna.
GLI UNIVERSI ISOLA
• Il termine fu introdotto dal viaggiatore erudito Alexander Von Humbodlt, idea
concepita anche da Kant.
• La loro scoperta è attribuita ad Hubble.
• Distinse le nebule in galattiche ed extragalattiche (le attuali galassie).
• Herschel ipotizzò che la Via Lattea fosse come un disco con al centro il Sole.
UNIVERSO CONCEPITO DA HERSCHEL
La velocità
• Hubble partecipò alla conferenza della North American Astronomical Society,
durante la quale Slipher presentò le velocità di allontanamento di alcune
nebule che raggiungevano valori superiori a 1000 km/s e che si riteneva fossero
dovute all’ effetto Doppler. • L’effetto Doppler si verifica per tutti i tipi di onde quando l’emettitore e il
ricevitore si muovono l’uno rispetto all’altro
• Poiché la luce è un’ onda, anch’essa è
soggetta all’effetto Doppler.
• Se la lunghezza d’onda aumenta si ha
quello che si chiama “spostamento
verso il rosso” .
• Se diminuisce si ha lo “spostamento
verso il blu”.
• L’effetto Doppler, importantissimo in
astrofisica, permette di conoscere la
velocità di qualsiasi astro.
Lo spostamento verso il rosso, Z
•• λ0 : lunghezza d’onda di una riga spettrale osservata sulla Terra.
• λ : lunghezza d’onda della stessa riga osservata su una stella o su una
galassia in movimento
• Formula che mette relazione le due lunghezze d’onda è
λ = λ0(1+v/c)
con v : velocità di allontanamento
c : velocità della luce.
• Se v è positiva λ> λ0 la riga si sposterà verso il rosso,
• se v è negativa, la riga si sposterà verso il blu.
• In astrofisica è ampiamente utilizzata la grandezza z come spostamento
verso il rosso, definita come:
z=
• • Se lo spostamento è interpretato come effetto Doppler si ottiene:
z=
• z>0
Allontanamento
z<0
Avvicinamento
• Con il rilevamento delle righe spettrali ad opera di Franuhofer fu possibile
misurare la velocità delle nebule extragalattiche.
• Fu scelta la nebulosa di Andromeda con il risultato che essa si stava avvicinando
alla velocità di 300 km/s, mentre tutte le altre galassie si stavano allontanando!
• Nel 1913 Henrietta Leavitt identificò delle
Cefeidi nella Nube di Magellano.
• Scoprì il rapporto tra luminosità e periodo.
•
Divenne possibile calcolare la distanza che
separava la stella dalla Terra.
• Hubble usò una Cefeide della galassia di
Andromeda per determinarne la distanza.
• Scoprì in seguito altre cefeidi.
• Le dimensioni dell’ Universo conosciuto
crebbero enormemente.
LA CLASSIFICAZIONE DELLE GALASSIE
•
Si osservarono nebule associate alla Via Lattea e altre al di fuori di essa.
•
1921: Hubble le classificò in galattiche e extragalattiche.
•
1922: elaborò uno schema a forma di diapason.
LA LEGGE DI HUBBLE
• Intorno alla prima metà del ‘900
furono pubblicate varie distanze di
galassie e velocità di
allontanamento.
• Hubble lavorò per confermare con
maggiore precisone il rapporto tra
tali grandezze.
• Scelse come indicatore della
distanza le galassie più luminose di
un ammasso di galassie.
GALASSIA DI ANDROMEDA
• •
•
•
•
Si poté stimare la relazione tra la velocità e la distanza.
Esse erano direttamente proporzionali.
La costante di proporzionalità venne scritta come H0, dove H stava per Hubble.
La legge di Hubble venne confermata nella formula:
v= r
• r : distanza misurata in Megaparsec, 1 Parsec = 3,268 anni luce
• v : velocità misurata in km/s.
QUINDI…
• Lo spazio in cui sono immerse
le galassie si sta espandendo
in tutte le direzioni ad
altissima velocità,
trascinandole in questa sua
espansione.
• Più una galassia dista dalla Via
Lattea più velocemente si
allontana.
VIA LATTEA
Perché l’universo si espande?
• L’astronomo belga Lemaitre propose una soluzione nel 1931 che
venne battezzata Big Bang .
• L’universo si è espanso più nel secondo immediatamente dopo il Big
Bang che nel resto dei miliardi di anni della sua vita.
• Da tale esplosione non ebbero origine solo gli atomi che formarono in
seguito stelle e pianeti, ma anche lo spazio e il tempo.
L’OMOGENEITA’ DELL’UNIVERSO
• Oggetto di studio di filosofi e fisici di
epoche precedenti.
• Hubble affrontò questo compito e ci riuscì
in larga scala.
• Studiò la distribuzione delle nebule nello
spazio: omogenea o isotropa?
• Hubble basò la sua stima su circa 44.000
galassie, la conclusione divenne evidente :
l’universo è davvero omogeneo
EINSTEIN E HUBBLE
• Einstein e la cosmologia teorica
vs Hubble a la cosmologia
osservativa.
• Universo statico e stazionario vs
universo dinamico.
• Einstein riconobbe corretta
l’interpretazione di Hubble.
LA MALATTIA E LA MORTE
• Hubble ebbe un attacco di cuore nel 1949 a Rìo Grande, Colorado.
• Venne curato nell’ospedale più vicino, situato a ben 150 km di
distanza, dove subì un secondo attacco, ma sopravvisse per miracolo.
• Morì il giorno successivo al suo rientro dall’ Inghilterra, il 28
settembre 1953 di trombosi cerebrale.
BIBLIOGRAFIA
• E. Battaner Lòpez, Il Cosmo diventa più grande, RBA, 2012.
• M. Hack, Universo e cosmologia in « Dalla Tribù alla conquista
dell’universo», Libri Scheiwiller, Milano, 2000 pag 235-236
• E. Newth, «Breve storia della scienza», Salani, Oslo, 2006