Se l'universo si estende per sempre e se è pieno di stelle, perché il cielo notturno è buio? Questa è una domanda che è stata posta da filosofi e scienziati fin dall'antichità. Proprio come un osservatore vede alberi in tutte le direzioni quando si trova in una foresta, ogni linea di vista in un universo infinito dovrebbe finire con il battito di una stella. Il risultato netto dovrebbe essere un cielo in fiamme con la luce celeste. Non solo il cielo notturno dovrebbe essere più luminoso, se non più luminoso, che durante il giorno, ma il calore di tutti quei soli dovrebbe essere sufficiente a far bollire gli oceani della Terra! Pertanto, la scena stellata raffigurata nell'immagine impressionante che accompagna questo articolo, dovrebbe apparire come una stella mancante rispetto al guardare nel Cosmo sopra.
Edgar Allen Poe rifletté su questo enigma nel suo lavoro del 1850 intitolato "Il potere delle parole". Si riferiva all'illuminazione combinata irradiata dalla luce celeste come alle "pareti dorate dell'Universo". Ad esempio, un osservatore in una foresta vede uno schermo di alberi perché la foresta continua oltre il limite dello sfondo, la distanza media alla quale la linea di vista viene interrotta da un albero. Allo stesso modo, da qualsiasi punto in un universo infinito pieno di stelle, le stelle vicine dovrebbero sovrapporsi a quelle più lontane fino a quando ogni centimetro quadrato della vista viene riempito con la luce proveniente da un Sole distante.
Le stime attuali collocano il numero di stelle nell'Universo a 70 sextillion (70.000 milioni di milioni di milioni), sulla base di un sondaggio del 2003 completato da astronomi australiani. Questo è dieci volte il numero di granelli di sabbia su tutte le spiagge e i deserti della Terra messi insieme e sicuramente più che sufficienti per riempire l'intero cielo di luce stellare!
Ma il cielo notturno non è inondato dalla luce dell'Universo, quindi i primi teorici ipotizzarono che o le stelle fossero in numero limitato o che la loro luce non riuscisse in qualche modo a raggiungere la Terra. Quando fu scoperta la polvere interstellare, alcuni pensarono che fosse stata trovata la ragione. Ma i calcoli indicavano rapidamente che se le particelle di polvere assorbissero tutta la luce stellare mancante, le particelle di polvere avrebbero iniziato a brillare.
La risposta è stata infine spiegata dalle implicazioni della teoria della relatività di Albert Einstein.
Da qualche parte tra dieci e venti miliardi di anni fa, l'Universo è stato formato da un evento chiamato Big Bang. Perché si è verificato e ciò che lo ha preceduto rimangono i misteri più profondi, ma che si è verificato ora sembra abbastanza irrefutabile per la maggior parte della comunità scientifica. Tutta la materia e l'energia - essenzialmente tutto ciò che mai è stato, è o può essere - era confinata in uno stato concentrato, inimmaginabilmente denso. È interessante notare che non era come se tutto nell'Universo fosse schiacciato in una posizione circondata da uno spazio pieno di nulla. In effetti, è così era l'Universo - tutta la materia, l'energia e tutto lo spazio che riempiono. Le sue dimensioni esterne non erano importanti poiché non avevano una superficie esterna; non esisteva nulla al di fuori di esso, questo è ancora vero oggi.
Quindi, per ragioni ancora in discussione, questo nucleo dell'Universo ha iniziato ad espandersi a un ritmo estremamente rapido come se avesse subito un'esplosione. Questa espansione non è mai cessata, infatti, il tasso è aumentato nel tempo! Più al punto della nostra discussione è il fatto che l'Universo iniziò in un momento finito nel tempo.
Un'altra implicazione della teoria della relatività aiuta a spiegare anche i nostri cieli notturni bui. La luce viaggia a una velocità finita. Tuttavia, si muove così velocemente che la sua velocità è espressa nella distanza percorsa durante un anno. Questo è noto come un anno luce e durante quel periodo la luce attraverserà 9,46 trilioni (9,46 × 1012) chilometri o 5,88 trilioni (5,88 × 1012) miglia.
Spazio e tempo si intrecciano. Non possiamo guardare nello spazio senza guardare indietro nel tempo. Lo spazio è vasto e la separazione tra le stelle è enorme. Ad esempio, la distanza media tra le stelle è di alcuni anni luce. Ma questo è vicino rispetto ad altre lunghezze misurate dall'astronomia. La distanza dal nostro Sole al centro della nostra Galassia è di circa 26.000 anni luce o 260 trilioni di chilometri! La distanza dalla nostra Galassia, la Via Lattea, alla prossima galassia più vicina, situata nella costellazione di Andromeda, è di oltre 2 milioni di anni luce. Ciò significa che la luce che vediamo stasera dalla Grande Galassia di Andromeda (M31) è partita per la Terra quando non c'erano esseri umani moderni, o Homo Sapiens, su questo pianeta, sebbene il nostro lignaggio evolutivo fosse ben radicato. La distanza dalla Terra all'oggetto più distante, una galassia individuata dal telescopio spaziale Hubble, è di circa tredici miliardi di anni luce. Vediamo questa galassia come appariva prima che la nostra galassia si formasse!
Quindi, la ragione per cui i nostri cieli notturni sono neri, la ragione per cui lo spazio non è pieno di luce accecante è perché gran parte della luce delle stelle che riempiono il cielo non ha avuto il tempo di raggiungere la Terra - molti sono così lontani da essere semplicemente non rilevabili A quest'ora. Pertanto, anche se il numero di stelle è essenzialmente infinito, il numero di stelle che possiamo vedere è limitato e questo crea buchi bui nel cielo che vediamo come vastità dello spazio.
Ci sono anche alcuni altri fattori che fanno apparire lo spazio non illuminato. Ad esempio, molte stelle si estinguono o esplodono nel tempo e questo rimuove il loro contributo alla quantità di luce all'interno dell'Universo. Inoltre, la luce delle stelle viene ridotta dallo spostamento del rosso, un fenomeno direttamente correlato all'espansione dell'Universo. Lo spostamento del rosso è simile all'effetto Doppler perché entrambi implicano l'allungamento delle onde luminose.
L'effetto Doppler descrive il movimento di una sorgente luminosa rispetto a un osservatore. La luce di un oggetto che si muove verso un osservatore viene compressa verso frequenze più alte, o l'estremità blu dello spettro luminoso. La luce di un oggetto che si sta allontanando viene allungata verso le frequenze inferiori o l'estremità rossa.
Lo spostamento del rosso non ha nulla a che fare con il movimento di una sorgente luminosa ma, piuttosto, con la distanza che una sorgente luminosa si trova dall'osservatore. Poiché lo spazio si sta espandendo in tutte le direzioni, la luce proveniente da una fonte molto lontana percorre una distanza sempre crescente e la distanza allargata, stessa, allunga le sue lunghezze d'onda della luce verso il rosso. Più distante è una galassia, più lungo è il percorso che la sua luce deve percorrere per raggiungere la Terra. Poiché anche la distanza tra la galassia e la Terra è in costante aumento, la sua luce si allunga verso l'estremità rossa dello spettro. La luce proveniente da galassie molto lontane può quindi essere spostata in rosso dallo spettro visibile all'infrarosso o, oltre a ciò, nel regno delle onde radio. Pertanto, lo spostamento del rosso riduce anche l'estensione della luce stellare visibile che raggiunge la Terra e rende il cielo notturno più scuro.
L'immagine descritta in questa discussione è stata prodotta dall'astronomo Brad Moore, dal suo osservatorio privato vicino a Melbourne, in Australia all'inizio di quest'anno. Questa scena si trova vicino alla Nebulosa della Grande Carinae ed è conosciuta come NGC 3324. Ha anche un nome comune di Nebulosa Keyhole e sia essa che la Nebulosa Eta Carinae si trovano a circa 9000 anni luce dalla Terra nella costellazione meridionale della Carina. È composto da un gruppo giovane e luminoso di stelle, alcune delle quali illuminano la nebulosa circostante ricca di idrogeno e la fanno brillare.
È interessante notare che questa è anche chiamata la Nebulosa Maestra Gabriela a causa della strana somiglianza con il poeta cileno vincitore del Premio Nobel. Guarda da vicino e puoi vedere la sua silhouette nella nebulosa.
Le tonalità in questa stupenda immagine non sono reali, tuttavia. Sono stati assegnati a rappresentare anche la composizione del materiale che comprende questa vista. L'ossigeno è rappresentato dal rosso, il verde indica la presenza di idrogeno e lo zolfo è rappresentato da una tonalità blu. Questa immagine ha richiesto un'esposizione di 36 ore attraverso un telescopio Ritchey-Chretien Cassegrain da 12,5 pollici e una fotocamera astronomica da 3,5 mega-pixel.
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Scritto da R. Jay GaBany
