NASCITA DELL’ASTROFISICA

L’astrofisica è la branca di scienza astronomica che ha il compito di studiare le stelle, le galassie e, più in generale, l’universo nel quale viviamo. 
Spesso è una materia vista con fascino ma timore, ritenuta degna di corsi universitari e fuori dalla portata di chi è “soltanto” affascinato dal cielo notturno. Eppure non c’è nulla di più sbagliato visto che un approccio meno scientifico ma allo stesso tempo utile e approfondito è oggi alla portata di tutti, anche grazie ad internet. Basta saper scegliere le fonti. 

Poca matematica è necessaria per capire tutto questo ed anche quando è consigliabile scontrarsi con le formule, queste sono date soltanto dalle quattro operazioni fondamentali, e da qualche potenza. 
Al tempo stesso, tutto quello che imparate di volta in volta può essere sperimentato ogni notte su quel fantastico schermo che è il cielo notturno, meteo permettendo. 

Se sei giunto fin qui, posso presumere che qualcosa di astronomia già  la conosci: sai riconoscere qualche costellazione, sai muoverti tra le stelle. In tal caso hai deciso che vuoi saperne di più e vuoi capire perché quella stella è più luminosa di un’altra, oppure perché è rossa oppure ancora perché le Pleiadi sono tutte raggruppate. Magari vuoi sapere quanto tempo il Sole continuerà  ancora a scaldarci. 
Anche se non hai nozioni astronomiche, tuttavia, puoi partire da questa sezione, imparando prima gli strumenti e poi proiettandoli nel cielo.

CHE DIFFERENZA C’E’ TRA ASTRONOMIA ED ASTROFISICA?
La domanda può sembrare di semplice risoluzione ma si tratta di una risposta che si è evoluta nel tempo. Ad oggi, credo di poter dire che non esiste più differenza tra astronomia ed astrofisica visto che l’astronomia moderna abbraccia in sé l’astrofisica. L’astrofisica, quindi, può essere vista come un ramo dell’astronomia. 

Dalla definizione appare chiaro che studiando posizioni e moto, l’astronomia comprende branche quali meccanica celeste  eastrometria, mentre d’altro lato – studiando struttura ed evoluzione – arriva a comprendere anche astrofisica e cosmologia .

L’astronomia è andata avanti per tanto tempo e per tanto tempo ciò che veniva studiato andava sotto il nome di questa materia molto affascinante. E’ la scienza più antica, come dimostrano le opere che da tempi remotissimi ci suggeriscono punti particolari di meccanica celeste. Basti pensare a Stonehenge, alle grotte di Lascaux ed alle piramidi d’Egitto, tanto per fare gli esempi più eclatanti. I moti dei pianeti, la spiegazione dei moti stessi, le forze che agiscono

 su quanto vediamo nel cielo notturno. Tutto questo è astronomia, da Tolomeo a Keplero ed anche a Newton, tutto veniva studiato per capire cosa esisteva in cielo e come si muoveva. 
La materia si è evoluta ed ha iniziato a sfruttare le conoscenze di altre materie a lei confinanti, quali la matematica (come sempre) e soprattutto la fisica. Al giorno d’oggi non basta più conoscere cosa c’è in cielo e dove questo corpo sarà  rintracciabile in futuro. Lo scopo attuale è scoprire cosa è quel corpo, da cosa è composto, se c’è possibilità  di forme di vita primordiali, come si sta spostando, dove va. 
Le attuali sfide riguardano lo studio dei corpi celesti alla ricerca della nostra origine. Come è fatto l’Universo, dove sta andando, fino a quando durerà . Quale fine ci aspetta. Per fare questo, ci si serve dei mezzi messi a disposizione dall’astrofisica. 

Agli albori ci si chiedeva cosa fossero quei puntini luminosi che si accendevano di notte, e le risposte che venivano date erano legate all’indole umana che, a quei tempi, trasformava in Dio tutto ciò che non era spiegabile. E’ chiaro quindi che il Sole era visto come il Dio più grande, in grado di influenzare la vita umana, di spaventare la nostra razza quando andava già facendo sperare che tornasse di nuovo a farsi vedere. Oppure a creare panico quando si nascondeva dietro la Luna. Terremoti ed uragani erano legati a giganti che battevano uno o due piedi a terra.
Qualcuno, poi, iniziò a capire che i moti non erano mai casuali e potevano addirittura essere predetti: all’inizio chi riusciva a predire una eclisse era considerato uno stregone quindi veniva preso in molta considerazione all’interno della propria comunità.
Nel 140 a.C. i mezzi non erano affatto evoluti, ma già  a quel tempo Ipparco riuscì a misurare la precessione degli equinozi.
Fino al secolo XVII, tuttavia, si trattava più che altro di supposizioni ed intuizioni sebbene molte portarono a ottimi risultati. In fondo, chi voleva davvero ascoltare e guardare poteva già  essere in grado di sapere che al centro dell’Universo (parlare di Sistema Solare era ancora un po’ troppo) era il Sole e che la Terra era sferica. Anzi, si sapeva anche che di pianeticome la Terra ne era pieno l’Universo, da qualche parte ancora invisibile perché lontanissima. 
Soltanto nel secolo XVII, però, il metodo cambiò a favore di un metodo sperimentale introdotto da Galileo Galilei, consistente nello studio teorico e pratico alla ricerca di risultati stimati confrontabili con le osservazioni reali. Le osservazioni furono favorite dall’utilizzo di una invenzione olandese, il cannocchiale, che consentì di allungare l’occhio umano a distanze prima impossibili. Gli scienziati iniziarono ad essere consapevoli di dover lasciare da parte i dogmi di fede e concentrarsi su ciò che realmente possono vedere e studiare. E’ in questo ambito che è stato capito, dopo tante discussioni, il moto dei corpi nello spazio.

Oggi l’universo viene spiegato dalla sua origine (o quasi) fino al suo futuro, sulla base di dati reali e simulazioni al computer nonché sulla base di ipotesi più o meno accettabili e comunque dimostrabili (anche se in tempi più o meno lunghi). La svolta si è avuta nel momento in cui si è venuti a conoscenza dell’origine e dell’evoluzione delle cellule universali date dalle stelle, dalle galassie e dalle loro famiglie. L’uomo ha preso dimestichezza con le radiazioni emesse da questi corpi ed è passato allo studio delle distanze, delle composizioni chimiche e delle strutture fisiche. 
Da un centinaio di anni l’uomo conosce la materia che compone le stelle e da poco più di cinquanta anni l’uomo ha capito quale è la fonte di energia che ne alimenta la brillantezza, con la conseguenza che abbiamo potuto capirne il ciclo di vita. Le conoscenze si sono accresciute nettamente da quando sono stati creati gli strumenti per ampliare lo sguardo a tutte le radiazioni emesse e non solo alla piccola parte di lunghezza d’onda corrispondente allo spettro visibile: la radiazione X, la radiazione infrarossa, i lampi gamma. Tutto ha comportato una visione più reale e completa dell’universo e tale visione è data proprio dall’astrofisica. Non è un caso se spesso si distingue proprio in base all’area di spettro studiato: si parla allora di radioastronomia, di astronomia all’infrarosso, di astronomia dell’ultravioletto, del dominio X e dell’irraggiamento gamma. 
Non si tratta di concetti astratti: se non riusciamo a coglierli al volo è solo perché il nostro occhio non ci consente di vedere radiazione a queste lunghezze d’onda, ma se il nostro occhio fosse più potente non ci meraviglierebbe nulla di ciò che stiamo dicendo. 
Capire che la luce, oltre che come onda, può essere vista come particella (il merito è di Newton) ha reso possibile pensarla come materia, e come tale soggetta anche all’attrazione gravitazionale (di nuovo scoperta da Newton) da parte dei corpi. E’ da questa conoscenza che l’uomo ha potuto approfondire lo studio dei buchi neri e della materia oscura.
Tutte le scoperte sono passate attraverso la comprensione dello spettro elettromagnetico, introdotto sempre da Newton relativamente alle lunghezza d’onda dello spettro visibile, e delle righe che lo solcano, a volte più accese ed altre volte più scure. Da questo dato possiamo sapere quanto un corpo è caldo, da quali sostanze è composto, se si sta muovendo rispetto a noi ed in che direzione.

Il nome più ricorrente è stato quello di Newton, ed infatti è proprio al suo tempo che l’astrofisica inizia a separarsi dall’astronomia. A parte la natura corpuscolare della luce, la gravità  e lo spettro di luce, opere di Newton, suoi coevi hanno apportato modifiche in varie campi della scienza, modifiche sostanziali nel modo di vedere le cose. E così, al secolo di Newton, molto si deve a Fermat, illustre matematico, a Romer, in grado di quantificare la velocità  della luce, a Grimaldi, che studia la diffrazione, a Torricelli, che dimostra l’esistenza del vuoto, a Pascal e Boyle, che creano la fisica dei fluidi. Capire di cosa sono fatti i corpi celesti è ancora, tuttavia, roba futura, se è vero che anche il grande William Herschel, che scoprì Urano, che costruì il più grande telescopio dell’epoca e che dedusse la forma della Galassia, sostenne che il Sole era abitato!

Il vero punto di svolta è dovuto a Joseph Fraunhofer (1787-1826), che nel 1814 studia le righe emesse dal Sole e raccolte daWollaston. Le righe, più di 600, erano le stesse viste nello spettro della Luna e dei pianetie di stelle come Capella, Polluce eProcione. Sirio e Castore, invece, denotavano righe differenti. 
E’ proprio con l’analisi spettrale che ha inizio l’astrofisica.