Se potessimo tornare indietro di 101 anni, incontreremmo un’epoca in cui gli scienziati pensavano ancora che la Via Lattea fosse l’intero nostro universo. Ma se tornassimo indietro di 100 anni, troveremmo che la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che questo non è vero. Da qualche parte nel mezzo, gli umani si sono resi conto che l’universo è molto più grande della nostra Via Lattea e che le nebulose a spirale visibili attraverso i telescopi erano, in effetti, altre galassie a pieno titolo. La scala del cosmo si era espansa drammaticamente praticamente da un giorno all’altro.
Secondo i documenti storici, dobbiamo ringraziare un uomo per questo: Edwin Hubble. Questo è certamente in parte vero, ma non avrebbe potuto farlo senza il genio degli altri intorno a lui che hanno aperto la strada alla sua scoperta.
“È facile romanticizzare Hubble e la sua scoperta dell’universo oltre il mondo Galassia della Via Latteama il suo lavoro in realtà poggiava sulle spalle di un certo numero di persone”, ha detto Jeff Rich, un astronomo del Carnegie Science Observatories, in una conferenza stampa al 245esimo incontro dell’American Astronomical Society nel Maryland.
Il fatto che Rich presentasse la storia di Edwin Hubble all’incontro dell’AAS del gennaio 2025 era simbolico, poiché fu al 33° incontro dell’AAS, un secolo fa, il 1° gennaio 1925 a Washington, DC, che il lavoro di Hubble fu ufficialmente presentato al pubblico. prima volta.
Rich descrive la scoperta dell’universo oltre la Via Lattea come una rivelazione avvenuta secoli fa, discutendo di come la nostra comprensione del nostro posto nel cosmo si sia gradualmente coalizzata nel tempo con nuove scoperte. Le due persone sulle cui spalle Hubble si appoggiava di più, però, lo erano Henrietta Swan Leavitt E Harlow Shapley.
Le stelle più importanti dell’universo
Leavitt lavorava all’Osservatorio dell’Harvard College come “computer” che analizzava le lastre fotografiche scattate dai telescopi di Harvard. In particolare, Leavitt esaminerebbe attentamente le immagini di Small e Grandi Nubi di Magellanoe al loro interno avevano identificato 1.800 stelle variabili. In due articoli scritti da Leavitt nel 1908 e nel 1912, fu in grado di determinare che molte di queste stelle variabili avevano una caratteristica relazione periodo-luminosità. In altre parole, si rese conto che il tempo impiegato dalle stelle per pulsare regolarmente e apparire più luminose e deboli mentre si contraevano ed espandevano dipendeva da quanto fossero luminose.
Questa è stata una scoperta fondamentale. Supponiamo di aver trovato una di queste variabili, successivamente chiamata Variabili cefeidi. Potresti non sapere quanto fosse lontano, ma in base al periodo di variazione delle Cefeidi, potresti calcolare quanto fosse intrinsecamente luminosa la Cefeide. Quindi, tutto ciò che dovresti fare per capire quanto è lontana la stella sarebbe confrontare la sua vera luminosità con quanto debole apparisse nel cielo notturno. Ancora oggi, la relazione periodo-luminosità di Leavitt è un concetto chiave utilizzato dagli scienziati quando misurano le distanze nel cosmo.
Nel frattempo, dato il suo ruolo fondamentale nella storia di Hubble, è ironico che Harlow Shapley non credesse che ci fosse qualcosa oltre la Via Lattea. All’inizio del 20° secolo, i telescopi non erano abbastanza potenti per risolvere le singole stelle in altre galassie, quindi le galassie a spirale apparivano più simili a macchie a spirale e venivano chiamate nebulose a spirale. Shapley sospettava che le nebulose a spirale fossero semplicemente stelle che si formavano ai margini della Via Lattea.
L’obiettivo di Shapley era misurare le dimensioni della Via Lattea – e quindi l’universo come lo vedeva lui – creando la prima scala ufficiale della distanza cosmica. Le variabili Cefeidi da lui identificate nella nostra galassia costituivano il primo gradino. Poi c’erano Stelle RR Lirache sono un’altra razza di stelle variabili con una relazione periodo-luminosità simile alle Cefeidi e le cui distanze potrebbero essere calibrate confrontandole con le variabili Cefeidi. Infine, ha utilizzato le variabili RR Lyrae per calibrare la distanza dall’ordinario stelle massicce e luminose vicino al confine della Via Lattea.
Shapley stabilì che la Via Lattea aveva un diametro di 300.000 anni luce e che il nostro sistema solare era a 50.000 anni luce dal centro. Mentre oggi sappiamo che i valori più accurati sono rispettivamente 100.000 e 26.000 anni luce, il risultato di Shapley ha rappresentato il primo utilizzo di una scala di distanza cosmica. Shapley prese parte anche al “Grande Dibattito” con il collega astronomo Heber Curtis presso l’Accademia Nazionale delle Scienze di Washington DC nell’aprile 1920, in cui discusse la natura delle nebulose a spirale. Curtis sosteneva che le nebulose a spirale fossero galassie a pieno titolo, ma disse che la Via Lattea aveva un diametro di soli 10.000 anni luce. Shapley ha sostenuto il contrario.
Hubble entra nella mischia
Edwin Hubble si unì al team dell’Osservatorio di Mount Wilson in California nel 1919, appena due anni dopo che il telescopio Hooker dell’osservatorio, che all’epoca era il più grande telescopio del mondo, aveva visto la prima luce.
“La svolta (di Hubble) è stata resa possibile dal telescopio Hooker da 100 pollici a Monte Wilson”, ha detto Rich. “Hubble è stato in grado di fare la sua scoperta perché aveva accesso a questa tecnologia all’avanguardia.”
Il telescopio Hooker è stato il frutto dell’ingegno del direttore dell’osservatorio, George Ellery Hale, ed è stato progettato, tra le altre cose, per risolvere il puzzle delle nebulose a spirale, grazie ad una generosa donazione di 45.000 dollari da parte del filantropo californiano John Hooker.
Prima di continuare, dovremmo menzionare anche un altro personaggio importante di questa storia: Milton Humason. Originariamente assunto come “scuoiatore di muli”, trasportando materiali da costruzione e attrezzature sul Monte Wilson tramite mulo mentre l’osservatorio era ancora in costruzione, successivamente divenne il custode dell’osservatorio e poi un assistente degli astronomi che lo utilizzavano. Humason e Hubble divennero quasi inseparabili al telescopio, mentre Humason fece molte scoperte astronomiche da solo nonostante non avesse un dottorato di ricerca, e merita di condividere gran parte del credito che riceve Hubble.
Quindi, con la scenografia, Hubble e Humason si misero al lavoro osservando le nebulose a spirale con il telescopio Hooker. Nel 1923 riuscirono a scattare un’immagine del Spirale di Andromeda nebulosa Messier 31, e questo ha rivelato qualcosa di davvero molto speciale.
“Hubble era così entusiasta di questa immagine che ha scritto ‘VAR!’ sulla lastra di vetro in bianco e nero, perché aveva visto la prova di una variabile Cefeide,” ha detto Rich. Quella stella variabile Cefeide divenne nota semplicemente come “V1”. “Sapeva, grazie al lavoro svolto da Henrietta Leavitt e Harlow Shapley, che ciò significava che avrebbe potuto misurare per la prima volta la distanza di una nebulosa a spirale.”
E lo ha misurato. Calcolò una distanza di 930.000 anni luce, che è meno della metà della distanza reale di 2,5 milioni di anni luce, ma nonostante i limiti del calcolo rudimentale di Hubble (la scala delle distanze cosmiche è ancora in fase di perfezionamento anche oggi), lo dimostrò chiaramente. la spirale di Andromeda esisteva oltre i confini dei 300.000 anni luce misurati da Shapley per la Via Lattea. Messier 31 non era una nebulosa a spirale. Era un galassia a spirale.
Hubble scrisse a Shapley, informandolo della sua scoperta. Quando Shapley lesse la sua lettera, commentò: “Ecco la lettera che ha distrutto il mio universo”.
Hubble fece trapelare la notizia della sua scoperta al New York Times nel novembre del 1924, motivo per cui la presentazione all’AAS nel gennaio successivo, in realtà data dall’astronomo Henry Norris Russell e non dallo stesso Hubble, fu solo la rivelazione ufficiale – ufficiosamente. , però, la gente lo sapeva già.
Oggi diamo per scontato che l’universo sia pieno di galassie, alcune spirali come la Via Lattea e Andromeda, alcune giganti ellittichee altri piccoli nani. Secondo gli ultimi calcoli, si stima che esistano fino a 2 trilioni di galassie nell’universo visibile. Eppure, Rich commenta come la scoperta epocale di Hubble sia in realtà relativamente recente.
“Cent’anni non sono poi così lontani”, ha detto. In effetti, ci sono alcune persone al mondo ancora più antiche di così, nate in un tempo prima che sapessimo che esistessero altre galassie. “Questa è davvero una lezione su quanto le cose siano cambiate e su come le scoperte possano arrivare velocemente a noi.”
Oggi, la lastra fotografica che cattura la variabile Cefeide V1, con la scritta “VAR!” scarabocchiata da Hubble. nell’angolo c’è una preziosa reliquia di una scoperta, il genere di cose che uno scienziato Indiana Jones potrebbe andare a cercare tra mille anni. Fortunatamente, non è necessario intraprendere un viaggio così arduo per trovarlo. Solitamente tenuta sotto chiave, la lastra è stata lasciata all’aria ed è attualmente esposta per alcuni mesi alla mostra Mapping the Infinite: Cosmologies Across Cultures al Los Angeles County Museum.
Per quanto riguarda Hubble, non si è fermato qui. Il suo successivo diagramma a diapason delle forme di galassie rimane un classico strumento didattico per gli astronomi, e anche se l’evoluzione delle galassie raffigurata dal diapason è al contrario, gli astronomi professionisti usano ancora la nomenclatura del diapason delle galassie “prime” e “tarde”.
Poi, nel 1929, Hubble rivelò che quasi tutte le altre galassie dell’universo si stavano allontanando da noi, in parte sulla base di spostamento verso il rosso misurazioni del collega astronomo Vesto Slipher, e in linea con il lavoro teorico del fisico e sacerdote belga Georges Lemaître, che derivò quello che è diventato noto come il Legge di Hubble-Lemaître descrivendo il espansione dell’universo.
Nell’arco di cinque anni, siamo passati dal pensare che la Via Lattea fosse tutto, alla scoperta di un universo infinito e in espansione. È stato un vero cambiamento di paradigma e, in seguito a Albert Einstein‘S Teoria generale della relativitàpubblicato nel 1915, e più o meno nello stesso periodo in cui i più grandi fisici del mondo, guidati da Niels Bohr, stavano esplorando il regno della fisica quantistica, fu la chiave di volta di un’era di trasformazione nella scienza che ha plasmato la nostra attuale comprensione del cosmo. Con nuovi misteri come materia oscura, energia oscurala ricerca di a teoria quantistica della gravitàIL Tensione di Hubble e la causa del Big Bang lasciando perplessi tutti i fisici, ora sarebbe il momento ideale per un’altra trasformazione nella scienza simile a quella di un secolo fa.
