Mentre ingegneri e tecnici lavorano diligentemente per diagnosticare e sviluppare una soluzione (nel migliore dei casi) o aggirare (nel peggiore dei casi) i recenti problemi del giroscopio nel telescopio spaziale Hubble, ci dà un momento per fare il check-in e riflettere su alcuni dei suoi più grandi talenti di scienza. Non preoccuparti, quel grande osservatorio nel cielo non andrà da nessuna parte presto (tanto quanto vorremmo un aggiornamento o una sostituzione), quindi possiamo aspettarci con fiducia molti altri anni di grandezza astronomica. Ma Hubble funziona da quasi tre decenni ormai; che cosa ha contribuito alla somma totale della conoscenza umana dell'universo?
La risposta: molto. E oggi colpirò solo uno dei momenti salienti.
Misurare distanze lontane da cose lontane nello spazio non è un compito facile. Si scopre che dire qualcosa di simile come "la galassia di Andromeda è a circa 2,5 milioni di anni luce di distanza" è davvero difficile da capire nel back-end. Le moderne misurazioni astronomiche poggiano su una serie di tecniche sovrapposte e interconnesse che lavorano costantemente verso l'esterno per distanze sempre maggiori dalla luna al bordo dell'Universo osservabile.
Una delle ancore chiave in questa cosiddetta "scala della distanza cosmica" (perché è come una scala di distanze dal cosmo) è uno strano oggetto astronomico noto come variabili Cefeide. Chiamate per la costellazione regale in cui furono scoperte per la prima volta, queste stelle hanno una proprietà molto peculiare e molto utile: pulsano.
Nel corso di pochi giorni, queste stelle diventeranno costantemente più luminose e più scure, attraversando un modello regolare, ripetibile e affidabile. E nei primi anni del 1900 un astronomo meravigliosamente dotato di nome Henrietta Swan Leavitt ha scoperto che queste variabili Cefeidi non sono solo noiosamente variabili - sono interessanti variabili. Esiste una relazione molto curiosa tra la rapidità con cui queste stelle si accendono ciclicamente / dimmerano e quanto sono intrinsecamente luminose (nel gergo astronomico questo è noto come luminosità).
E se sai quanto è luminoso qualcosa, puoi calcolare la distanza. Pensaci un po 'con me per rendermi conto di quanto sia fantastico. Esci stasera e guarda una stella a caso. Quanto è lontano? Fai un'ipotesi casuale. Cerca una stella più luminosa. Quella stella più luminosa è più luminosa perché è più vicina? O è più luminoso perché ... è solo più luminoso? È un puzzle difficile che ha turbato persino i titani del pensiero come Newton.
Ma se conoscessi la luminosità (la luminosità effettiva) di quelle stelle, allora potresti sapere con certezza quale era più lontano e quale era più vicino. Per ogni stella potresti confrontare la sua vero luminosità alla luminosità che misuri sul cielo, fai un po 'di trigonometria del liceo e conosceresti la distanza di quegli abitanti stellari.
Questo è difficile da fare con qualsiasi vecchia stella, perché è difficile conoscere la loro vera luminosità. Ma per fortuna i Cefeidi non sono solo una vecchia stella. Poiché puoi misurare la loro variazione e tale variazione è direttamente collegata alla loro luminosità, puoi indicarne le distanze con facilità (relativa).
Fu con Cefeidi che Edwin Hubble scoprì per la prima volta che la Galassia di Andromeda è una) propria galassia eb) molto lontana, aprendo il nostro primo grande salto nella più ampia scena cosmologica. E ora sai perché Hubble (il telescopio spaziale) prende il nome da Hubble (la persona). Ma Cefeidi può portarci solo così lontano. Devi ancora osservare una singola stella e avere un telescopio abbastanza sensibile per registrare la variazione nel tempo. Questa non è un'impresa facile e diventa molto, molto più difficile man mano che vai avanti.
Per arrivare alle distanze cosmologiche veramente vaste che conosciamo e amiamo oggi, passiamo ad altre tecniche. Ma queste tecniche (diciamo, guardando alcuni tipi di supernovae) non sono affatto buone nelle vicinanze, quindi i Cefeidi forniscono il punto di ancoraggio cruciale per raggiungere le ... beh, le stelle.
Ed è qui che Hubble ha consegnato in grande stile. L'Hubble è un grande telescopio, il che significa che può vedere Cefeidi molto lontani. Ed è nello spazio, quindi non deve preoccuparsi dell'atmosfera fastidiosa di rovinare le sue misurazioni. Con questi vantaggi e altri progressi, gli astronomi siamo in grado di fissare le distanze a tre dozzine di galassie fino a 65 milioni di anni luce, con più misurazioni Cefeidi per galassia per bloccarle davvero.
Questo singolo risultato ha consolidato la nostra comprensione delle distanze cosmiche, aiutandoci a conoscere meglio tutto, dalla storia del nostro cosmo alla natura dell'energia oscura. Ed era solo una piccola parte di ciò che è stato realizzato con l'Hubble.
Per saperne di più: "Risultati finali del progetto chiave del telescopio spaziale Hubble per misurare la costante di Hubble"
