“L`Universo che non avete ancora visto”

28 TuttoScienze
LA STAMPA
MERCOLEDÌ 2 NOVEMBRE 2011
Le frontiere della cosmologia
LA RICERCA SUL PASSATO E SUL FUTURO DEL TUTTO
“L’Universo
che non avete
ancora visto”
,,
Ecco le nuove sfide, dalla materia all’energia oscura
E la matematica anticipa osservazioni ed esperimenti
che le componenti oscure devono far sentire il proprio influsso sul resto dell'Universo».
Intervista
Un esempio?
FELICE CIMATTI
UNIVERSITA’ DELLA CALABRIA
Q
«Se il Sole fosse invisibile, si
potrebbe dedurre la sua presenza e misurarne la massa
studiando le orbite dei pianeti
del Sistema solare. Allo stesso
modo, grazie all'effetto che le
componenti oscure hanno sulla materia che si riesce a osservare, gli astronomi sono riusciti a stanarle, e a capire qualcosa della loro natura».
Lo sapevi che?
La materia
primordiale
ual è la differenza
fra il modo di pensare - e di vedere Se l'Universo è davvero infidi uno scienziato e
nito dovrebbero esserci andi chi non lo è?
che infinite stelle e, quindi, il
I «Vedere» la materia
Una risposta
buio non doprimordiale prodotta subanale è che
vrebbe esbito dopo il Big Bang: è la
lo scienziato
serci. Eppupromessa della nuova facerca le caure di notte il
se di collisioni al nastro di
se dei fenobuio c'è. Copartenza nell’acceleratomeni, mentre
me si spiega
re più grande del mondo,
agli altri baquesto che
il Large Hadron Collider
stano i fenosembra un
del Cern di Ginevra. Dal
meni, i fatti
paradosso?
14 novembre nell’anello
così come so«Bisogna avere
da 27 km cominceranno a
no. Ma quele idee chiare
scontrarsi i fasci di ioni,
sta è, appunsulla struttura
ha spiegato Paolo Giubelto, una rispocomplessiva
lino, dell’Istituto Nazionasta banale,
del cosmo e per
le di Fisica Nucleare (Infn)
perché non
questo motivo
e coordinatore dell’esperic'è bisogno di
la domanda ha
mento «Alice»: «Stavolta
essere uno
confuso per sela frequenza degli scontri
scienziato
coli anche le
sarà maggiore che nel pasper cercare
menti più brilsato, da 10 a 20 volte». E
la causa di un
lanti. Oggi sapquesto significa che il livelRUOLO: E’ RICERCATORE piamo che la
evento. Una
lo di dettaglio a cui arriveALL'UNIVERSITÀ DI TOR VERGATA
risposta diranno le osservazioni sarà
IL LIBRO: «IL BUIO OLTRE LE STELLE. s p i e g a z i o n e
versa è queldi gran lunga superiore.
L'ESPLORAZIONE DEI LATI OSCURI corretta sta nel
DELL'UNIVERSO» - CODICE EDIZIONI fatto che l'Unila che si trova nel saggio
verso ha avuto
di Amedeo Balbi, astrofisico un'origine. Dato che la luce tura del mondo. Il caso più
che insegna all'Università di viaggia a velocità finita, quan- eclatante è quello della RelatiTor Vergata a Roma e che ha do guardiamo lontano nello vità generale di Einstein che,
scritto «Il buio oltre le stelle. spazio guardiamo anche indie- pur partendo da solidi argoL'esplorazione dei lati oscuri tro nel tempo. E, guardando menti fisici, giungeva, sulla badell'Universo».
lontano, e quindi molto indie- se di deduzioni geometricoLo scienziato cerca quello tro nel tempo, non troviamo matematiche, a conclusioni apche non si vede e problemi più stelle o galassie semplice- parentemente contrarie a
che non si sono ancora posti, mente perché non si erano an- qualsiasi senso comune. Conproblemi oscuri, appunto. cora formate. Questo spiega clusioni che, però, si sono riveForse anche per questo mol- come mai il cielo notturno non late esatte. È quella che il fisiti politici non capiscono che brilla tutto come una stella. co Eugene Wigner ha definito
cosa sia la scienza, perché Nel buio del cielo è scritta la ri- "l'irragionevole efficacia della
non hanno abbastanza imma- sposta a una delle più antiche matematica": perché mai una
ginazione. Balbi, invece, di curiosità dell'umanità, quella deduzione logica, interna al noimmaginazione ne ha molta, sull'origine di
stro cervello, dooltre alla capacità di farci ve- tutto».
LA LUCE FOSSILE vrebbe farci scodere quello che altrimenti
fenomeni
Nel libro si
E’ ciò che resta prire
sfugge al nostro sguardo.
del mondo reale
racconta la
dell’enorme calore che non avevaI «lati oscuri dell'Universo»
storia
dell'
dopo il Big Bang mo mai osservasono tanti, dall’energia
astronomia
to prima? È una
oscura alla materia oscura.
come un’imSe sono oscuri, come li si
presa in cui sempre più spes- questione interessantissima,
cerca e li studia?
so le scoperte sono anticipa- che è stata molto dibattuta,
«È vero, è una faccenda che
te da un ragionamento ma- ma non ha mai trovato una rimerita un chiarimento.
tematico. Com'è possibile sposta del tutto soddisfacente.
Quando parliamo di compoche un calcolo, cioè un'ope- Va detto anche che oggi la fisinenti oscure, in astronomia,
razione mentale, anticipi ca teorica si trova di fronte a
ci riferiamo al fatto che non
qualcosa che si trova là fuori una crisi legata, per certi veremettono luce visibile o, più
si, anche a questa irragionevonel mondo?
in generale, radiazione elet- «Le due cose, osservazione e le efficacia delle matematica:
tromagnetica. Ma ciò non si- interpretazione matematica la teoria delle stringhe è una
gnifica che non lascino trac- dei fenomeni, dovrebbero pro- splendida costruzione formace della loro presenza. Qual- cedere di pari passo: ma spes- le, talmente elegante che
siasi forma di materia o di so accade che l'intuizione ma- chiunque l'abbia studiata ritieenergia esercita una forza tematica anticipi qualcosa che ne impossibile che non sia angravitazionale e quindi an- poi si rivela far parte della na- che vera, almeno in parte. Ma
Amedeo
Balbi
Astrofisico
dal punto di vista sperimentale non ci sono al momento speranze di metterla alla prova.
Ci fidiamo della matematica o
dell'esperimento? Sta diventando un problema».
Un altro enigma è ciò che gli
studiosi chiamano «luce fossile»: che cos’è?
«È ciò che resta dell'enorme
calore che pervadeva l'Universo nelle fasi successive al Big
Bang. All'inizio la temperatura nel cosmo era altissima.
Quando si sono formati i primi
atomi di idrogeno, 380 mila anni dopo il Big Bang, lo spazio
brillava come la superficie di
una stella. Oggi, dopo miliardi
di anni di espansione, l'Universo è diventato freddo e il bagliore iniziale si è trasformato
in un debolissimo segnale radio, la “radiazione cosmica di
fondo”. Usando strumenti abbastanza sensibili, la si può osservare, ricostruendo un'immagine primordiale. Una testimonianza fossile, appunto».
Può esistere qualcosa al di là
dell'orizzonte cosmologico?
E come si fa a studiare qualcosa oltre i limiti fisici di ciò
che si può esplorare?
«Ci basiamo su un'estrapolazione di modelli matematici di
cui conosciamo la validità solo
in un ambito più ristretto,
quello dell'Universo osservabile. Di queste estrapolazioni la
cosmologia è costretta a farne
molte: il fatto sorprendente,
semmai, è che spesso si rivelano corrette. Ma, a rigore, che
cosa ci sia fuori dell'orizzonte
non possiamo e non potremo
mai saperlo direttamente».
re, di cui parlava Pitagora
più di 2500 anni fa, era un’intuizione giusta?
«In un certo senso la corrispondenza tra fenomeni fisici
e sonori si ritrova un po' ovunque in natura: è una conseguenza del fatto, scoperto da
Fourier, che ogni funzione matematica si può scomporre in
Che cos'è, invece, l'«epoca una serie di onde. Ma se tutto
oscura» di cui parlano gli o quasi si può tradurre in un
suono, non è detto che questi
astronomi?
«Parlando del paradosso del suoni siano armonici. In cocielo buio, dicevo che c'è stata smologia, attraverso lo studio
un'epoca, nella
della radiazione
storia dell'UniLA TEORIA GLOBALE di fondo, si è scoverso, in cui non
che l'UniE’ il miraggio che perto
si erano ancora
verso primori fisici continuano diale era attraformate stelle e
a inseguire versato da onde
galassie: quel periodo è stato ridi pressione che
battezzato “epoca oscura”. E si propagavano nella materia
credo che l'uso di una termino- densa esattamente come le onlogia con assonanze mitologi- de sonore si propagano nell'
che sia stato intenzionale. È aria e che c'erano precise relaun periodo su cui è difficile zioni matematiche tra queste
avere informazioni dirette, onde, simili a quelle tra le arma, al contrario di ciò che si moniche di uno strumento mutrova fuori dell'orizzonte, ci so- sicale. La tentazione di vederno buone speranze di indagare ci una sorta di armonia pitagomeglio quell'era nel prossimo rica, o il grande “Om”, la vibrafuturo grazie ai progressi del- zione delle religioni orientali, è
le tecniche di osservazione».
forte, ma non mi lascerei prenTra le tracce che i cosmologi dere la mano. In realtà quelle
cercano ce ne sono anche di relazioni matematiche si trasonore: l’armonia delle sfe- ducono in un suono sgradevo-
LA STAMPA
MERCOLEDÌ 2 NOVEMBRE 2011
TuttoScienze 29
L’occhio
di Hubble
Una
immensa
montagna
di polveri
e gas
si eleva
nella
nebulosa
Carina
A destra
il centro
della Via
Lattea
ha rivelato
una inedita
quantità
di stelle
Un interruttore
per i buchi neri
Il sospettato numero uno? E’ la collisione tra galassie
“Le prove sono nelle immagini a raggi X dei telescopi”
Un gigantesco anello di materia oscura
La nascita di una stella nella galassia a spirale M83
le al nostro udito. Sono armonie piacevoli solo per i cosmologi, che sono riusciti a ricavarne importanti informazioni
sulla natura dell'Universo».
Quando si sentono gli scienziati parlare di una teoria
del tutto, la «Toe», «Theory
of everything», nascono
molti interrogativi: per costruire una teoria del genere
dovremmo poterci collocare
all'esterno dell'Universo, nelle parti oscure di cui lei parla
nel libro. Ma in un posto del
genere, per definizione, non
possiamo andarci. E allora
che tutto è, quello delle teorie del tutto?
«Quello della “Toe” è un miraggio che i fisici hanno inseguito
a lungo, ma forse è sempre stato più un orizzonte concettuale che una possibilità concreta. C'è stato persino chi ha tirato in ballo, non so quanto a proposito, il teorema di incompletezza di Gödel per mettere un
limite ultimo alla possibilità di
comprensione scientifica del
mondo. Oggi molti fisici e cosmologi ritengono che il nostro Universo possa essere solo uno fra una moltitudine di
altri, ciascuno con caratteristiche fisiche completamente diverse. Se così fosse, la teoria
del tutto sarebbe una descri- sciplina ci ha messo decenni
zione matematica di questo prima di accreditarsi come
"multiverso", ma non sarebbe scienza "dura". Per molti, la
in grado di fare specifiche pre- paura di sentirsi accusare di
visioni riguardo ai singoli uni- fare filosofia fa scattare mecversi. Tutto ciò che osservia- canismi di autodifesa. Sarà
mo nel nostro cosmo, compre- per questo che, di recente,
se le stesse leggi della fisica, Stephen Hawking è arrivato a
sarebbe solo il risultato di un affermare che la scienza ha
processo casuale. Inoltre, per ormai ucciso la filosofia, premettere alla prova un’ipotesi tesa che mi sembra eccessiva.
del genere, avremmo bisogno La cosmologia, oggi, è fondata
di informazioni che si trovano su osservazioni di grande acfuori dell'orizzonte cosmologi- curatezza e di solidità e il quaco e che sono quindi inaccessi- dro che descrive l'evoluzione
bili per definiziodell'Universo è
ne. Non so se
IL «PERIODO BUIO» supportato dall'
questa possa esMa
E’ quello in cui evidenza.
sere ritenuta la
esiste sempre
stelle e galassie una frontiera in
teoria del tutto
dovevano nascere cui la speculache avrebbe sognato un fisico
zione, per quandi 50 anni fa».
to rigorosa, precede il dato
L'immagine della cosmolo- scientifico. E, d'altra parte,
gia che si trae dal libro è quando si ha a che fare con
quella di una scienza in cui l'origine dell'Universo, con la
la dimensione empirica è in- struttura dello spaziotempo e
trecciata a quella teorica e con la natura di tutto ciò che
speculativa. Ma così i confi- esiste, una certa inclinazione
ni con la filosofia si fanno in- per le "grandi domande", che
certi. Per un filosofo non è poi sono anche quelle della filoun problema, anzi, ma per sofia, sotto sotto bisogna averla. Poi, però, per uno scienziauno scienziato?
«Per uno scienziato è un po' to, le risposte vanno sempre
un problema, in effetti. I co- cercate nell'osservazione e
smologi sono particolarmente nell'esperimento. Se non c'è
sensibili, visto che la nostra di- quel marchio, non è scienza».
RICCARDO LATTANZI
NEW YORK UNIVERSITY - USA
minciare a espandersi. Le osservazioni di Cappelluti cone per le ciambelle cordano con altri dati che monon è sempre vero, strano che la crescita della
sembra che tutte le massa di una galassia, causata
galassie escano col dallo scontro con un'altra, va
buco, un buco nero, di pari passo con le dimensioni
al centro. Naturalmente la pro- del proprio buco nero.
va definitiva non c'è, perché
La scoperta, frutto del suo
l'attrazione gravitazionale dei dottorato presso il Max-Planbuchi neri è talmente forte che ck Institute per la fisica extraneanche la luce riesce ad usci- terrestre di Monaco di Baviere e quindi «sono corpi celesti ra, è avvenuta analizzando iminvisibili, la cui presenza è rile- magini raccolte con i telescopi
vabile solo indirettamente, mi- spaziali a raggi-X della Nasa e
surando l'energia che emana- dell'Esa, che consentono di rino», spiega Nico Cappelluti, 32 levare la radiazione emessa da
anni, astrofisico all'osservato- questi nuclei galattici, quando
rio di Bologna. «E' assodato si accendono e iniziano a creche al centro di
scere, risucogni galassia
chiando tutto
c'è un nucleo
quello che pasestremamente
sa vicino. Per
denso, con masqueste ricersa che va dal
che lo «Europemilione ad olan Astrosky
tre il miliardo
Network», un'
di volte quella
associazione
del Sole». Non
dedicata alla difa eccezione la
vulgazione dell'
Via Lattea, la
astronomia, ha
galassia che
conferito a Capospita il Sistepelluti il prema solare, anmio Marsden,
che se per forriservato ogni
tuna il «noanno ai migliostro» buco neri giovani astroro non è attivo.
nomi europei.
Potrebbe però
Ora il prossimo
diventarlo e
passo sarà capiRUOLO: E’ RICERCATORE PRESSO
«mangiarsi il
L'OSSERVATORIO ASTRONOMICO re come, una
mondo intero»,
DI BOLOGNA volta attivi, i
RICERCHE: MECCANISMI buchi neri sucome nella canDI ATTIVAZIONE DEI BUCHI NERI
zone «Superpermassicci
massiccio» di
progrediscono
Elio e le Storie Tese? Grazie al e influenzano la vita delle galavoro di Cappelluti presto po- lassie. «Il loro sviluppo è legatremmo avere una risposta.
to alla quantità di materia
Il suo campo di ricerca, in- oscura che li circonda e dalla
fatti, è lo studio dei meccani- loro evoluzione dipende sia la
smi che portano all'attivazione probabilità che due galassie si
dei buchi neri supermassicci. uniscano dopo la collisione sia
«Solo alcuni si attivano e re- quale sarà l'aspetto finale».
centemente io e i miei collaboL'altro grande interesse di
ratori abbiamo dimostrato che Cappelluti è cercare la «matela causa più probabile è la colli- ria mancante» dell'Universo,
sione tra galassie». Grazie all' studiando le emissioni a ragimpatto il buco nero verrebbe gi-X provenienti dallo spazio.
a contatto con nuovo materia- Si tratta di barioni (neutroni,
le cosmico (gas o stelle, per elettroni e protoni) che erano
esempio), di cui nutrirsi per co- presenti negli istanti successi-
S
Nico
Cappelluti
Astrofisico
vi al Big Bang, ma di cui si sono perse le tracce. L'ipotesi
più accreditata è che si trovino in un sistema intricato di
nubi di gas caldo, che in passato non erano state identificate
per via della densità molto bassa e del «range» di temperature atipico, ma che oggi sono
prede ambite per cacciatori
cosmici come Cappelluti.
Originario di Rimini, in controtendenza rispetto a molti
suoi coetanei, dopo un periodo
all'estero ha deciso di continuare il lavoro in Italia. Nel
2010 è tornato grazie ad una
borsa post-dottorato dell'Istituto Nazione di Astrofisica,
vinta classificandosi primo su
100 candidati. «Dopo sei anni
consideravo finita l'esperienza tedesca e ho cercato altrove. Avevo offerte dagli Usa,
ma ho scelto la borsa dell'Inaf,
perché mi avrebbe permesso
di rientrare in Italia, con uno
stipendio competitivo e un budget di ricerca da gestire liberamente. Inoltre, avevo molta
stima dei ricercatori con cui
avrei lavorato a Bologna».
Purtroppo queste iniziative sono isolate nel sistema della ricerca italiana e non sono
inserite in un percorso strutturato di carriera. «La borsa di
studio finirà nel 2012 e ho poche prospettive di rimanere.
Lo dico con rammarico, perché ho fiducia nel "metodo italiano". Ho scoperto che qui si
lavora bene e, a differenza della Germania, dove il sistema è
gerarchico, da noi i giovani sono coinvolti nelle discussioni
strategiche e, nei gruppi più
aperti, hanno lo stesso peso
dei senior al momento di decidere». Certo, sarebbe un peccato lasciarsi sfuggire un talento come Cappelluti, riconosciuto come uno degli astronomi italiani più promettenti della sua generazione e selezionato dall’Aspen Institute Italia
per far parte degli Aspen Junior Fellows, un network di
180 persone che riunisce giovani italiani di successo sparsi
per il mondo.