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livello elementare.
ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: ASTROFISICA
parole chiave: Galassie, movimento, gravità
Più studiamo l’Universo, più ci rendiamo conto di quanto sia immenso e pieno di stranezze che sfidano il nostro modo semplice di ragionare. Mentre noi ci sentiamo fermi in realtà, oltre agli spostamenti che facciamo per spostarci da un punto all’altro del pianeta, ci muoviamo attraverso vari strati di movimento: dalla rotazione della Terra fino all’espansione del cosmo.
| Rotazione della Terra: | Circa 1.600 km/h all’equatore. |
| Rivoluzione della Terra attorno al Sole | Circa 30 km/s (107.000 km/h) |
| Moto del nostro sistema solare nella galassia rispetto al centro della Via Lattea | Circa 220 km/s (792.000 km/h) |
Senza rendercene conto, sommando i vari moti celesti, la Terra si muove quindi nello spazio ad una velocità complessiva di circa 370 km/s (circa 1.330.000 km/h) rispetto al sistema di riferimento della radiazione cosmica di fondo (CMB)1 , un valore di riferimento pratico per misurare le velocità peculiari in tutto il cosmo. Per cercare di comprendere meglio questo concetto di movimento universale dobbiamo partire da un principio fondamentale: la velocità delle galassie nell’universo dipende dall’espansione dello spazio e dalla forza di gravità.
La legge di Hubble-Lemaître mostra che le galassie si allontanano l’una dall’altra con una velocità proporzionale alla loro distanza. In particolare essa stabilisce una relazione lineare tra lo spostamento verso il rosso (redshift) delle galassie e la loro distanza: più una galassia è lontana, maggiore sarà la sua velocità di allontanamento rispetto a noi. Teoricamente, per galassie molto lontane, questa velocità si avvicina a quella della luce. La legge di Hubble-Lemaître è considerata la prima base di osservazione per l’espansione dell’universo e oggi serve come una delle prove più spesso citate a sostegno del modello del Big Bang, raffigurato nel disegno della NASA sottostante.
Ma cos’è la gravità?
La gravità esiste ovunque nell’universo, poiché ha un raggio d’azione infinito ed ogni massa ne genera, rendendo impossibile la gravità zero. Anche la forza gravitazionale è ovunque e diminuisce con la distanza ma non scompare mai. Di fatto senza gravità l’universo come lo conosciamo non esisterebbe. La gravità non è solo una forza che attira le cose, ma è fondamentale per la formazione e la struttura stessa del cosmo: senza di essa, la materia rimarrebbe distribuita in modo uniforme e rarefatto, impedendo la nascita di stelle, galassie e pianeti. La gravità è quindi necessaria per far collassare le nubi di gas e polvere, innescando la fusione nucleare che accende le stelle. Ma cosa ci sarebbe nel caso della sua assenza? Probabilmente l’universo sarebbe un luogo oscuro, privo di luce e calore, composto solo da una “nebbia” sottile di particelle elementari (idrogeno ed elio) in continua espansione. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità è la curvatura dello spazio-tempo causata dalla massa, una forza che modella l’universo, permettendo alla materia di aggregarsi e formare la complessità che osserviamo. Senza gravità, lo spazio-tempo sarebbe quindi piatto, una distesa informe e omogenea.
Ammasso della Chioma. Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha catturato la magnifica popolazione stellare dell’ammasso di galassie della Chioma, uno dei più densi insiemi di galassie conosciuti. L’immagine, che si estende per diversi milioni di anni luce, copre un’ampia porzione vicino al centro dell’ammasso. NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Ed ecco il passaggio fondamentale: quando le nubi di gas e polvere collassano sotto il proprio peso, ogni piccolo movimento iniziale viene amplificato. La formazione di oggetti celesti rotanti deriva proprio dal modo in cui la materia si aggrega e conserva il momento angolare durante la nascita di stelle e pianeti. Recenti dati raccolti dal telescopio spaziale James Webb sull’analisi della rotazione delle galassie a spirale suggeriscono una possibile asimmetria cosmica su larga scala, con circa due terzi delle galassie che ruotano in una direzione privilegiata. Osservando le galassie a spirale e la direzione in cui ruotano, ci dovremmo però aspettare che la loro rotazione sia distribuita uniformemente, ovvero metà dovrebbe girare da una parte, metà dall’altra. Ma ciò non accade. Da uno studio fatto, su 263 galassie osservate dal polo nord galattico con rotazione chiaramente identificabile, circa due terzi ruotano in senso orario. Il terzo rimanente in senso antiorario, come la nostra galassia, la Via Lattea. Si tratta di una evidente asimmetria che mostra un senso di rotazione privilegiato nelle galassie potrebbe significare che l’Universo sia nato con uno spin (senso di rotazione) primordiale. Per quale motivo? Un pò di pazienza, lo scopriremo presto nel mio prossimo articolo …
Vincenzo Popio
1 La radiazione cosmica di fondo (CMB) è la radiazione elettromagnetica residua del Big Bang, presente in tutto l’universo e osservabile principalmente nella banda delle microonde
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Laureato in Scienze Marine presso l’Università di Pisa con un Ph. D. in Maritime Science e Master in “Environmental science and sea pollution research” presso la Pacific Western University di Los Angeles, California, il dottor Popio ha trascorso oltre 32 anni di servizio attivo nella Marina Militare. Ha ricoperto incarichi di Comando a bordo delle unità navali, come Direttore agli Studi presso Istituti di Formazione militare e come rappresentante della Marina presso l’Ufficio del Sottocapo di Stato Maggiore della Difesa. Lasciato il servizio attivo, il dr. Popio, ha continuato, in campo civile, a fornire il proprio contributo per la salvaguardia dell’ambiente marino e di tutte le sue specie, collaborando in diversi progetti riguardanti l’ambiente, con le Università di Bari, Lecce, Napoli e con l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero-CNR di Taranto. Numerosi sono gli articoli pubblicati sulla stampa locale sull’inquinamento (aria, mare, suolo) a Taranto, dovuto alla presenza delle industrie pesanti. Uno studio particolare è stato effettuato sul Mar Piccolo e il Mar Grande di Taranto.