L’Universo
Nel corso della storia gli uomini e in particolar modo gli astronomi si sono posti il problema
dell'origine e dell'evoluzione dell'universo.
E. Hubble nel 1924 propose la teoria di uno spazio immenso e sconfinato suddiviso a sua volta in
diversi "universi-isola", le galassie, ognuna delle quali composta da centinaia di miliardi di stelle ed
altri oggetti celesti. Nel 1929 pubblicò la legge che porta il suo nome (Legge di Hubble), secondo la
quale tutte le galassie si allontanano fra loro con una velocità che è direttamente proporzionale alla
loro distanza.
Parecchi anni più tardi due ricercatori americani, A. Penzias ed R. W. Wilson, nel 1965
intercettarono l'eco di una remota esplosione, una sorta di rumore primordiale che proveniva in
maniera uguale da ogni direzione dello spazio.
Queste due importanti scoperte diedero origine alla teoria del Big Bang, secondo la quale l'universo
non è sempre esistito, ma sembra sia nato all'incirca 15 miliardi di anni fa da quella gigantesca
esplosione che diede inizio ad un viaggio della materia dall'infinitamente piccolo, come era subito
dopo l'esplosione, all'infinitamente grande, come la vediamo oggi.
Il Big Bang
In origine tutto doveva essere concentrato in un minuscolo punto, dalla densità e gravità infinite,
dove il tempo e lo spazio erano appunto pari a zero e la temperatura dell'ordine di miliardi di
miliardi di gradi.
Dopo una piccola frazione di secondo questa indescrivibile entità, da molti definita come una "palla
di fuoco", iniziò a crescere, mentre diminuivano rapidamente la densità e la temperatura (qualche
milione di gradi). I protoni ed i neutroni iniziarono ad aggregarsi fra loro creando le prime quantità
di deuterio ed elio, e questo ne spiega la loro grande diffusione nell'universo.
Dopo qualche milione di anni si erano già formati i primi agglomerati di materia, che iniziarono ad
addensarsi in grandi nubi, le quali, a causa delle immense forze gravitazionali, cominciarono a
contrarsi ed a ruotare attorno a se stesse dando vita alle "protogalassie". Più tardi, qualche miliardo
di anni dopo, si formarono le galassie, le stelle e tutti gli altri corpi celesti.
Le galassie
Le galassie sono degli enormi contenitori di stelle, il cui diametro può
essere di centinaia di migliaia di anni luce, che come delle vere e
proprie isole nell'universo si trovano situate nello spazio a distanze
enormi (miliardi di anni-luce) le une dalle altre. A separarle solo
immense quantità di pulviscolo intergalattico e materiale interstellare
estremamente rarefatto.
Anno-luce: quantità di spazio percorso dalla luce in un anno. Da
ricordare che la velocità della luce è di 300.000 Km al secondo!
Le galassie possono avere forme diverse:
Ellittiche: a forma di ellisse, con un nucleo molto intenso che si disperde verso l'esterno. Per la
maggior parte sono composte da stelle di vecchia formazione
A spirale: dello stesso tipo della nostra galassia, si caratterizzano per il nucleo centrale, di forma
quasi sferica, che si trova circondato da un alone da cui si dipartono i bracci a forma di spirale.
Irregolari: dalle forme prive di simmetria.
La Via Lattea
La nostra galassia fu denominata dagli antichi Via Lattea, a causa di
quella striscia lattiginosa che taglia il cielo. Essa appartiene al gruppo
delle galassie a spirale ed è composta da centinaia di miliardi di stelle,
polveri e gas interstellari. Ha la forma di un disco appiattito, con un
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diametro di 100 mila anni luce, al cui centro si trova il nucleo circondato da filamenti che prendono
il nome di bracci di spirale.
Anche la nostra galassia ruota: i bracci della
spirale orbitano attorno al nucleo con velocità
differenti l'uno dall'altro, più velocemente quelli
interni e più lentamente quelli situati verso
l'esterno. Tutte le stelle vengono trascinate da
questo movimento, così come il Sole e tutto il
sistema solare, che seguono praticamente una
traiettoria ellittica attorno al centro galattico
con un periodo che viene stimato in 250 milioni di anni e con una velocità di circa 250 km/sec.
Le stelle e le costellazioni
Osservando il cielo le stelle appaiono come migliaia di puntini luminosi, diversi per intensità, colore
e dimensione, che si trovano stampati su di un'unica superficie a disegnare le più svariate forme. Sin
dai tempi antichi infatti, le stelle più luminose sono state raggruppate in modo da formare quelle
figure a cui si è dato il nome di costellazioni.
Le costellazioni sono costituite da
corpi che sembrano formare un
unico disegno, ma che in realtà,
nello spazio tridimensionale, sono
situati a distanze di milioni di anni
luce gli uni dagli altri.
Le stelle
In cielo le stelle visibili a occhio nudo sono circa 3000. Tra queste forse la più lontana è Dened
(costellazione del Cigno), distante circa 3200 anni-luce.
Le stelle sono corpi celesti che brillano di luce propria, fatti di un ammasso di gas a temperatura
altissima, di forma sferica, che ruotano su se stessi. La loro dimensione può variare molto: il
diametro può essere fino a 1000 volte superiore oppure 450 volte inferiore a quello del Sole.
Attraverso il loro colore gli astronomi riescono a misurare, con strumenti chiamati spettroscopi,sia
la loro temperatura, che la loro composizione e la loro età.
Il Sole e le stelle si sono formate, e continuano a formarsi, a partire da materiale interstellare, ricco
di polveri e gas: quando si raggiunge un’alta concentrazione di materia e si forma un nucleo denso e
molto caldo (10-15 milioni di gradi) si innesca la fusione nucleare che trasforma idrogeno in elio.
La vita di una stella può durare anche 10 miliardi di anni. Successivamente, quando il combustibile
nucleare inizierà ad esaurirsi, ossia quando tutto l'idrogeno si sarà tramutato in elio, il nucleo
centrale della stella non riuscirà più a produrre quella quantità di energia necessaria a contrastare le
forze di gravità. I conseguenti aumenti di temperatura causeranno l'espansione degli strati gassosi
esterni, che si estenderanno per centinaia di milioni di km (gigante rossa).
Per le fasi successive il nucleo stellare continuerà a contrarsi e gli ultimi elementi fonderanno allora
in altri sempre più pesanti (idrogeno, elio, carbonio, ecc...) e, a seconda delle dimensioni iniziali
della stella, essa evolverà in differenti maniere:
stelle di massa relativamente contenute, come il nostro Sole, diventeranno prima nane bianche,
piccole e incapaci di irradiare energia, poi si raffredderanno definitivamente, sino a diventare
nane nere.
Stelle di massa molto più grande diventeranno stelle di neutroni, molto piccole (con un diametro
di poche decine di km) e molto dense, ma destinate a generare una violenta esplosione che
produrrà una straordinaria luminosità: nascerà così una supernova.
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Tabella di alcune delle stelle più luminose
Nome
Costellazione
Aldebaran
Algol
Alpha Centauri
Altair
Antares
Arturo
Betelgeuse
Capella
Castore
Deneb
Mizar
Polare
Polluce
Procione
Regolo
Rigel
Sirio
Vega
Toro
Perseo
Centauro
Aquila
Scorpione
Bifolco
Orione
Auriga
Gemelli
Cigno
Orsa maggiore
Orsa minore
Gemelli
Cane maggiore
Leone
Orione
Cane minore
Lira
Distanza
(anni-luce)
65
93
4,3
17
600
37
430
42
52
3200
78
430
34
11
77
770
8,6
25
Magnitudine
0,8
2,1
1,2
0,7
0,9
-0,1
0,5
0,08
2
1,2
2,2
2
1,1
0,3
1,3
0,1
-1,4
0
Osservando il cielo
La stella Polare è fondamentale per l’orientamento in cielo, poiché
è situata nella volta stellata esattamente sul prolungamento
dell’asse terrestre (Il punto P della figura).
Un osservatore terrestre che si trova al polo Nord la vedrà proprio
allo zenit (cioè perpendicolarmente sulla sua testa):
per effetto della rotazione terrestre tutto il
cielo ruoterà apparentemente in senso
orario intorno alla stella Polare, unico
punto fisso all’osservazione.Le stelle
visibili non sorgono e non tramontano mai
descrivendo delle traiettorie parallele
all'orizzonte.
Un osservatore che si trova invece all’equatore vedrà la Stella Polare
esattamente all’orizzonte: tutte le stelle sorgono e tramontano descrivendo
delle traiettorie perpendicolari all'orizzonte.
L'altezza dei poli celesti è strettamente legata alla latitudine del luogo
d'osservazione.
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