Se c’è una cosa che ci accomuna agli esseri umani di ogni civiltà e generazione, dall’antichità ad oggi, è che viviamo tutti sotto lo stesso cielo. Per millenni le stelle sono state ritenute luci divine e incorruttibili, tanto da diventare la guida degli antichi e quindi il loro unico punto di riferimento. Le stelle nascono e muoiono, l’universo non è statico ma protagonista lui stesso di un lungo processo di mutazione nel tempo, e ogni volta diventa puntualmente più affascinante. Il cosmo rappresenta un’immensa fonte di attrazione e interesse per moltissime persone, primi fra tutti i bambini che volgono sempre lo sguardo all’insù. Nel suo insieme l’universo è un intreccio di misteri e intrighi che non sempre hanno una risposta. Nonostante questo, la nostra concezione dello spazio è visibilmente cambiata, anche grazie agli strumenti a disposizione, tra cui importanti telescopi che svolgono un ruolo fondamentale nella costante ricerca, come quello di cogliere il momento della nascita delle prime stelle o delle prime galassie. Marco Bersanelli e Gianluca Ranzini saranno i moderatori di questo seminario. Marco è ordinario di Astrofisica presso l’Università Statale di Milano, si occupa principalmente dello studio del Fondo cosmico di microonde, la prima luce dell’universo. Ha partecipato a due spedizioni scientifiche al Polo Sud, misurato i parametri cosmologici fondamentali e compiuto importanti osservazioni. Attualmente impegnato in nuovi esperimenti per rivelare la traccia di onde gravitazionali primordiali nel fondo cosmico, è anche autore di oltre 300 articoli su riviste specialistiche, nonché di numerosi saggi e libri divulgazione scientifica, anche in connessione con le scienze umane. Gianluca Ranzini si è laureato in Fisica con indirizzo astrofisico, è entrato come conferenziere al Planetario di Milano e dal 2003 è giornalista professionista, attualmente vicecaporedattore di Focus. Si è dedicato a lavori di astronomia infrarossa volti alla ricerca di sistemi planetari extrasolari, ora si occupa principalmente di consulenze per la realizzazione di planetari e sale multimediali. È stato presidente dell’Associazione dei Planetari Italiani e nel 2015 ha vinto il Premio Nazionale di Divulgazione Scientifica, nella sezione articoli.
Potreste spiegarci come sono cambiati nel tempo gli strumenti utilizzati dall’uomo per osservare e studiare le stelle e la loro evoluzione? E come si è modificato anche l’atteggiamento conseguente all’osservazione degli astri in relazione alle scoperte in questo campo?
All’inizio il cielo si guardava con gli occhi, semplicemente, e comunque sono state fatte delle scoperte incredibili da parte degli antichi anche solo guardando il cielo ad occhio nudo; per esempio la precessione dell’asse terrestre che è stata individuata prima ancora che esistesse qualunque strumento. Poi la grande rivoluzione è avvenuta tra il 1609 e il 1610 quando Galileo, che non ha inventato il cannocchiale ma se l’è costruito avendo saputo che qualcun altro lo aveva fatto in Olanda, ha puntato il cannocchiale verso il cielo e ha visto cose che nessuno aveva mai osservato come i crateri della luna, i satelliti naturali di Giove e molto altro. Questo è stato l’inizio che si è ampliato enormemente con l’utilizzo della tecnologia volta ad estendere i nostri sensi ed è impressionante il fatto che oggi non solo andiamo a profondità inaudite rispetto a quello che la nostra vista ci permette di fare, ma addirittura abbiamo allargato enormemente lo spettro delle possibili informazioni che ci arrivano dall’Universo. Per cui non solo osserviamo luce visibile ma andiamo dal radio all’infrarosso, all’ultravioletto, ai raggi x e gamma, addirittura ai raggi cosmici (particelle (neutrini) che arrivano dallo spazio e ci danno informazioni completamente indipendenti da quelle degli antichi); addirittura recentemente abbiamo iniziato ad utilizzare le onde gravitazionali, che sono un altro messaggero completamente inedito, e che allargano di nuovo il nostro orizzonte. Si può persino tornare indietro nel tempo osservando oggetti sempre più distanti, che ci forniscono informazioni che hanno impiegato un tempo enorme per raggiungerci, pur viaggiando alla velocità della luce, fino addirittura agli albori dell’inizio della storia dell’Universo; un fondo di microonde, di cui mi occupo da una vita, è proprio questa prima luce, primordiale, che ci rende presente l’immagine dell’Universo di quasi quattordici miliardi di anni fa. L’universo è come una bellissima macchina del tempo dove però di guarda solo nel passato, non si può guardare nel futuro, per ora.
Quali sono le diverse fasi di vita delle stelle? Quali trasformazioni subiscono durante la loro evoluzione?
Le stelle si formano in grandi nubi di gas e di polveri per effetto della forza di gravità che un po’ alla volta comprime il centro di queste nubi e, quando la pressione e la temperatura aumentano abbastanza, si innescano le reazioni nucleari che formano le stelle vere e proprie. Il destino di una stella dipende poi dalla sua massa, cioè da quanto è pesante. Una stella come il Sole attraverserà delle fasi in cui si dilaterà molto, quindi diventerà una gigante rossa, forse emetterà una specie di guscio che si chiama nebulosa planetaria e poi si raffredderà lentamente, come nana bianca e nana nera. Invece stelle più massicce del Sole possono esplodere come supernove o disintegrarsi del tutto o lasciare dietro di sé un resto, un oggetto molto denso in ogni caso (può essere una stella di neutroni o addirittura un buco nero). Questa è un po’ la sintesi. Altro aspetto della domanda era cosa succede in tutto questo. La cosa meravigliosa è il fatto che questo processo stellare è l’unico processo in natura che ha prodotto gli elementi chimici che hanno dato varietà all’universo. L’universo, prima che esistessero le stelle, era fatto unicamente di idrogeno e di elio quindi gas che non sono capaci di formare alcunché di complesso. Tutta la ricchezza che ci circonda a cui noi stessi partecipiamo con il nostro corpo biologico, è il frutto in qualche modo di tutta la storia cosmica, attraverso quelle reazioni termonucleari che hanno prodotto l’energia che ha fatto brillare le stelle; nello stesso tempo da queste fusioni nucleari elementi leggeri, che sono idrogeno ed elio, sono stati prodotti il carbonio, l’ossigeno, l’azoto cioè tutto quello che rende l’universo interessante.
In relazione proprio ai cambiamenti che nel tempo avvengono nelle stelle, come mutano l’universo e le sue galassie?
Come introduzione possiamo dire che l’universo non è statico, non è sempre uguale a se stesso. È nato tredici, quasi quattordici miliardi di anni fa e da allora si è evoluto (le stelle hanno prodotto elementi chimici diversi, si sono raggruppate in galassie quindi in enormi famiglie di centinaia di miliardi di stelle) e continua ad espandersi. Quale sarà il destino dell’Universo è ancora un po’ incerto perché non si sa se si espanderà per sempre o se invece in qualche modo c’è una forza che rallenta l’espansione e che quindi può portare per esempio ad un nuovo inizio, una sorta di Universo ciclico. La cosa certa è che l’universo è in espansione e lo è stato per tutti questi quattordici miliardi di anni. L’evoluzione della materia all’interno delle stelle ha chiaramente avuto un impatto globale su quello che è l’universo nel suo insieme; la materia appunto si è arricchita di elementi pesanti e continua ad arricchirsi di elementi pesanti grazie alle fusioni stellari; l’altro grande protagonista è la cosiddetta materia oscura, che è quella che ha reso possibile la formazione delle galassie perché questa materia, che rafforza per così dire gli effetti della gravità, ha permesso di clasterizzare, di ammassare materia tanto da formare galassie. Questo è un processo che continua. Adesso con le osservazioni più recenti che siamo in grado di fare, guardando indietro nel tempo quindi ad oggetti sempre più lontani, andando a vedere come questo ammassarsi della materia avviene nel dettaglio, possiamo renderci conto degli effetti di queste componenti oscure (materia ed energia oscura, che è un’altra componente misteriosa che contribuisce all’espansione dell’Universo) e, forse, di che cosa sono fatte queste componenti misteriose perché ad oggi sono molto più le domande che le risposte, e per questo c’è bisogno di voi.
[Cecilia e Maddalena]
