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Gli Occhi dell'Universo

Scritto da Sofia Viglietti.

L’universo è la nostra casa, ci avvolge dolcemente e noi ne siamo immersi, impotenti.

L’uomo cerca in ogni modo di oltrepassare confini e limiti naturali, relazionandosi con la natura più o meno vicina a lui, per esempio volgendo lo sguardo verso il cielo, sia per fantasia che per esigenze pratiche. Ovviamente non è stato facile dare la risposta giusta alle domande che hanno alimentato la ricerca dalla preistoria fino ad oggi, e ancora adesso alcune di queste restano irrisolte se non per mezzo di teorie prettamente filosofiche.
Lo studio del Cosmo ha accompagnato gli uomini nella storia come parte integrante degli aspetti sociali e caratteristici di ogni civiltà, formando le mentalità delle persone e il loro rapporto con la natura: se dapprima il cielo venne considerato come una divinità, in opposizione alla terra, gli uomini che ebbero la possibilità di compiere studi su questo argomento erano tenuti in grandissima considerazione. Basti pensare ai sacerdoti egizi, alle popolazioni indigene del Sud America, alle civiltà nordiche o ai misteriosi sacerdoti mesopotamici delle ziggurat. Questi primi studiosi-religiosi hanno utilizzato grandi complessi architettonici come riferimento astronomico in funzione di calendario o di orologio: piramidi, menhir, templi e steli. I Cinesi contribuirono considerevolmente nel catalogare il passaggio di alcune comete, nonché assistere e annotare l’esplosione della nebulosa del Granchio, gli unici durante l’età antica.

Grandi e sensazionali scoperte sono avvenute in tempi remoti, quando la comunità e i mezzi non erano favorevoli, basti pensare al contributo di Aristarco da Samo, che per primo si distinse – fra i suoi contemporanei – ipotizzando un sistema planetario eliocentrico: questa posizione gli costò l’esclusione dalla vita pubblica ed il sostegno di pochi pionieri, fra cui Filolao, che supportava la sua medesima tesi. Ecfanto ed Enoclide, invece, furono i due proto-scienziati rivoluzionari che studiarono rispettivamente la rotazione terrestre e l’inclinazione dell’asse, formulazioni in apparenza azzardate e assurde per l’epoca, che al contrario oggi possiamo assolutamente ammirare per la precocità di teorizzazione. Eratostene riuscì addirittura a misurare la lunghezza dei meridiani terrestri sbagliando solamente di poche centinaia di metri, utilizzando unicamente uno schiavo e la sua mente acuta. Inoltre, non va dimenticato Tolomeo, che, nonostante consideriamo al giorno d’oggi chiaramente in errore, passò alla storia per il sistema geocentrico esposto nell’Almagesto: in questo libro i moti dei pianeti vengono giustificati come ellittici e le orbite vengono rispettate e l’ipotetica immobilità della Terra la pone come punto fisso nel sistema solare. Purtroppo, a causa dei pochi strumenti di misurazione e osservazione disponibili, la conoscenza dell’universo era piuttosto limitata, ed era comune incappare in sviste clamorose e in scelte discutibili, come successe ad Aristotele che supportò il sistema tolemaico senza fare alcuna verifica empirica: il filosofo greco condizionò erroneamente la mentalità degli studiosi per un millennio e mezzo, per non dire della sua affermazione sulla levigatezza della Luna, che possiamo smentire con un’analisi ad occhio nudo.

Celebri nomi hanno segnato lo sviluppo dell’astronomia, come quelli di Copernico, Keplero e Brahe, che si sono dedicati il primo allo studio del sistema eliocentrico, il secondo alla formulazione di leggi sul moto dei pianeti conosciuti, il terzo all’osservazione delle comete. Senza dubbio Galileo Galilei, che aggiornando il cannocchiale olandese riuscì per primo a spingersi veramente lontano con lo sguardo, studiando le fasi di Venere ed i satelliti di Giove, la Luna, la meccanica e ovviamente promuovendo il sistema copernicano, ebbe un ruolo assai significativo nel metodo sperimentale: nella Lettera a Cristina di Lorena viene scisso per la prima volta il sapere scientifico dalla fede religiosa, eliminando così le possibili intromissioni di uno nell’altra. Non dimentichiamo, però, che anche le scuole arabe diedero un notevole contributo allo sviluppo di matematica, astronomia e del metodo scientifico stesso prima di noi europei.
Innumerevoli sono stati i contributi apportati alla grande causa dello studio del Cosmo, pensiamo a Newton, che con le sue leggi ha spiegato il moto planetario, la gravità e alcune delle relazioni fondamentali del moto, ad Eulero che diede un aiuto fondamentale occupandosi anche lui della meccanica celeste, a Cassini che riuscì a osservare Saturno, e anche a filosofi, come ad esempio D’Alembert, che si dedicarono a questa materia. 

Sicuramente, il secolo della astronomia è stato il Novecento, quando le possibilità, gli studi e i nuovi mezzi, permisero di sfidare l’immensa sfida dello studio dell’universo. Pensiamo ad Einstein (per la teoria della relatività), ad Hubble (per il perfezionamento dei telescopi), a Russell (per la classificazione e per lo studio delle stelle), e ai giorni nostri, ad Hawking (per lo studio sui buchi neri), Higgs (teorie sulle particelle subatomiche) e a tutte le persone che li hanno aiutati e che non ricordiamo. Non dobbiamo dimenticare che molti furono gli uomini che pagarono con la vita il prezzo della conoscenza e ai quali dovremmo essere grati: il loro contributo potrebbe essere stato fondamentale per le scoperte successive. 

Soffermiamoci ora sulla scoperta avvenuta nel 1933, un anno dopo la scoperta del fisico Chadwick del neutrone, grazie ai due scienziati Baade e Zwicky. In seguito allo studio ed all’osservazione delle supernove – grandi esplosioni di stelle supergiganti che provocano una enorme radiazione – bisognava spiegare l’origine e i possibili sviluppi di questi grandi turbamenti nello spazio. Si scoprì così che in seguito a quest’esplosione, le supergiganti – stelle con massa e dimensione maggiore di quella del Sole, ma di luminosità ben inferiore – non danno origine ad una nana bianca, come le stelle più piccole, bensì decadono. Formano al loro interno un nucleo più piccolo e condensato che ferma solo momentaneamente la contrazione della stella per la pressione degli elettroni, dopo la consistente perdita di massa: a livello molecolare, però, i protoni e gli elettroni diventano neutroni e neutrini (da qui il nome di questi corpi), avviene il decadimento B e si assiste a una forma di cattura elettronica, impossibilitando la stella a interrompere il processo di inesorabile distruzione. Per la forte pressione, nella stella avviene la stessa fusione nucleare (si fonde l’idrogeno per formare elio ed elettroni in eccesso) che avveniva nella fase vitale precedente alla supernova, con la differenza che in questo caso vengono generate continue esplosioni (nova perpetua).

Questo tipo di stella si trasforma, ha un sistema strutturale che ricorda molto il nucleo atomico. Ha un sottilissimo strato di crosta che è però innumerevolmente più resistente di qualsiasi metallo conosciuto, e dovendo sopportare esternamente una pressione così alta, si pensa che la superficie esterna debba essere all’incirca liscia e uniforme. Il suo interno non è solido e viene detto superfluido: è caratterizzata da contrazioni molto veloci; all’esterno, è molecolarmente simile a una stella
viva, mentre al suo interno, come abbiamo visto, cominciano a formarsi sempre più neutroni, ignorando il sistema strutturale atomico classico. Definiamo neutronio la materia fluida composta da quark all’interno della stella a neutroni. Le caratteristiche più importanti della stella a neutroni sono: densità spropositata, velocità di fuga pari a un terzo di quella della luce, alta velocità di rotazione, e temperatura elevatissima. Le stelle a neutroni non sono estremamente luminose, poiché ampia parte della loro potenza è stata già espulsa precedentemente: anche ad osservazioni a raggi gamma, X ed ultravioletti non riusciamo comunque a vedere molto, se non per i fasci che emettono a intermittenza.
Una delle modalità con cui possiamo studiarle al telescopio è l’osservazione di un sistema che formano solo alcune di esse: a volte si stabilisce un sistema binario fra stelle, legate dall’attrazione gravitazionale e dallo scambio di materia fra esse. In questo sistema una delle due stelle si appropria della materia dell’altra, creando un disco di materia attirata, detto “di accrescimento”, dove una stella si nutre a tutti gli effetti dell’altra.

Il procedimento è simile a quello del parassita animale o vegetale. Le due stelle accelerano una intorno all’altra emettendo una fortissima radiazione, facendo quasi raggiungere alla materia espulsa la velocità della luce. Infine la stella
parassita ingloba interamente la sfortunata compagna, provocando un improvviso aumento di energia che innesca tutte le svariate reazioni termonucleari interne, permettendo così di osservarle.
A tal punto, possiamo classificare le stelle a neutroni in tre diverse tipologie: burster, magnetar e pulsar. Le burster sono caratterizzate da un sistema binario ed emettono radiazioni nella lunghezza d’onda dei raggi X. Le magnetar sono stelle a neutroni con un campo magnetico molto più potente rispetto alle altre: emettono una grandissima quantità di radiazioni a raggi gamma e x. Essendo particolarmente pesanti ed avendo al loro interno plasma in abbondanza hanno una vita molto breve, che si conclude con il loro spegnimento completo. Le pulsar, le più studiate, emettono degli impulsi di radiazione da poli magnetici, che funzionano come una specie di faro: gli impulsi non sono emessi da tutta la stella, formano due coni opposti sull’asse del campo, anche se a volte l’asse di rotazione e l’asse magnetico non coincidono. Il risultato osservabile è un impulso di onde radio. La pulsar più osservata è sicuramente quella nella nebulosa del granchio, che ci ha permesso questi studi per la sua potentissima emissione: possiamo sentire il suo campo magnetico dalla nostra Terra. Il periodo dei fasci luminosi varia dai secondi ai millisecondi e in base alla loro potenza luminosa si possono classificare per visibilità.

Lo studio di questi corpi può sembrare superfluo, o addirittura inutile ad un approccio istintivo: sono stelle estremamente lontane e non avremo mai contatti strettamente diretti, essendo il Sole troppo piccolo per appartenere, ipoteticamente, a questa categoria.
È un’altra sfumatura comprensibile del comportamento umano, si pensi ai problemi e alle situazioni a cui assistiamo ogni giorno per le quali non abbiamo mezzi o strategie atti a risolverli. Bisogna ammettere, però, che la ricerca spaziale aiuta indirettamente le nostre vite, permettendoci, con lo studio e la scoperta di fenomeni singolari, il progresso tecnologico in più di una disciplina. La ricerca scientifica è ricerca della verità razionale tramite un metodo comunicativo oggettivamente valido: solo in questo modo si possono avere delle certezze sul mondo in cui viviamo, e va pertanto favorito. In passato, molti uomini che hanno lottato per la verità si sono sacrificati per noi, e, imparando dalla storia, dovremmo contribuire e lasciarci affascinare dalla scienza, se non per soddisfazione personale, almeno per il bene comune.