Universo#1

Illuminati noi siamo! Non questa materia grezza!” Così il maestro Yoda istruisce Luke Skywalker nell’Impero colpisce ancora, uno dei più bei film della saga di star Wars. Già, ma la materia, le cose, i corpi celesti, l’universo, di cosa sono fatti? Di  quale “materiale”? Vi sembra banale la domanda? Pensate di saperlo? Non rispondete frettolosamente. Se avete un po’ di pazienza nel seguire questo approfondimento potrete ricavarne delle sorprese. Ma prima di iniziare con la fisica, elementare non abbiate paura, è bene fare un veloce viaggio cosmico virtuale per capire dove siamo rispetto al tutto e come è fatto questo tutto.

La specie Homo sapiens vive sul terzo pianeta di un sistema planetario la cui unica stella è il sole. Per far capire dimensioni e distanze del sistema solare in scala raffigureremo la terra come una sferetta, diciamo come un grano di miglio (circa 2mm). La luna che le gira intorno è molto più piccola, un granello di mezzo millimetro alla distanza di sei centimetri, la distanza massima alla quale si è avventurato l’uomo con le missioni lunari.

Ora mettiamo il sole, all’incirca un pallone sgonfio di venti centimetri di diametro alla distanza di 23 metri e mezzo dal grano di miglio, che è la terra. Tale distanza (detta Unità Astronomica, 149 milioni di km, si usa in astronomia come unità di misura delle distanze interplanetarie). Marte è grosso la metà della terra e si trova a 35 metri dal sole. Giove, il pianeta più grande è una “biglia” di circa 2 cm posta a 120 metri dal “palloncino” solare e plutone, il pianeta più esterno, è una sferetta di mezzo millimetro a 900 metri di distanza. Tutti e nove i pianeti, il più grosso dei quali è una pallina di 2 cm,  si trovano quindi a ruotare su un piano (eclittica) del lato maggiore grossolanamente calcolabile in 1800 metri. Ci sono altri corpi celesti, come asteroidi, comete e satelliti, ma sono piccolissimi e li potremmo accumunare a meno che a “polvere” nel nostro modello. Insomma, un pallone di venti centimetri con una o due biglie di qualche centimetro (Giove e Saturno) e “perline” millimetriche e granuli che girano a distanze enormi l’uno dall’altro, distanze dell’ordine di decine o centinaia di metri. Il sistema solare, ora è chiaro,  ha una densità di materia bassa, ed è fatto soprattutto di “vuoto”. Gli unici manufatti umani che hanno varcato i confini del sistema solare sono i due Voyager, sonde meccaniche lanciate quaranta anni fa, che hanno raggiunto il vuoto più spinto del cosiddetto spazio “interstellare”: qui gli effetti gravitazionali e di irradizione elettromagnetica delle stelle diventano trascurabili.

Lo spazio interstellare ci divide dalla stella più vicina e dal suo sistema. E’ Proxima Centauri, nella scala del nostro modello una pallina da tennis a 6400 chilometri! Detta diversamente, se la luna si trova a sei centimetri ed il sole a ventitre metri da noi, la stella più vicina si trova ad una distanza simile a quella che c’è tra noi e l’America. Non solo nel sistema solare, ma anche nei sistemi stellari, vuoto e spazi immensi prevalgono in modo schiacciante: in un’altra direzione troviamo infatti una stella solo a 9 mila Km, e cambiando di nuovo, ne troviamo una a 11 mila km. Nella realtà si parla di distanze in anni-luce, multipli dello spazio percorso dalla luce in 365 giorni. La stella più vicina si trova a 4 anni-luce. Vi sono sistemi stellari doppi, tripli, pultipli, indicandosi con questi nomi quante stelle ruotanti una attorno all’altra vi sono all’interno di un certo sistema. Le stelle hanno dimensioni molto diversificate: ce ne sono di piccole, pochi chilometri di diametro, ma anche di enormi, come Betelgeuse, una “supergigante” con un diametro 500 volte quello del sole: nel nostro modello Betelgeuse sarebbe un pallone di 100 metri di diametro ma lontano un milione di chilometri dalla “palla” del sole. Nello stesso modello la luna era a soli 6 cm dal “grano di miglio” terrestre, ricordate?

Sistema solare, sistema di Proxima e di Betelgeuse, così come ogni altra stella e nebulosa visibile ad occhio nudo(coi rispettivi pianeti, satelliti, comete), fanno parte di un gigantesco ammasso di materia e vuoto chiamato Via lattea, la nostra galassia: un immenso vortice di corpi celesti e polveri legati gravitazionalmente e ruotanti intorno ad un nucleo supermassiccio, un grosso buco nero. Possiamo vedere la via “lattea di taglio”, nelle serate estive, e sotto cieli bui, come

Via Lattea

una tenue fascia che taglia in due il cielo sopra le nostre teste. Ma questa visibile è solo una parte di tutte la materia che costituisce la nostra galassia che, nel suo insieme, contiene da un minimo di 200 ad un massimo di 400 miliardi di stelle distribuite in un disco di 1000 anni luce di diametro.

Abbiamo capito che lo spazio è fatto soprattutto da immense, buie e silenziose distanze. Di più, la grandezza della nostra galassia, presa da sola, è un concetto che sfugge alla comprensione della mente umana. Non siete ancora abbastaza storditi da tali grandezze? Allora sappiate che l’intero universo è formato da circa 2 trilioni (miliardi di miliardi) di galassie, secondo recenti stime.

E’  proprio dalla struttura della galassie e dalle loro caratteristiche che nascono i più grandi problemi della cosmologia, come vedremo più avanti.