Edwin Hubble è un abilissimo osservatore del cielo. Utilizzando quello che all’epoca è il telescopio più potente del mondo — l’Hooker da 2,5 metri di diametro — inizia a mappare sistematicamente la volta celeste.
Il suo lavoro presso Osservatorio di Mount Wilson comincia nel 1917 e prosegue fino alla sua morte prematura, avvenuta a soli cinquantatré anni. Nel mezzo ci sono anche le due guerre mondiali, durante le quali viene richiamato in servizio. Eppure, nulla sembra sottrargli entusiasmo e determinazione nel compiere alcune delle più grandi scoperte astronomiche del Novecento.
Hubble comprende anzitutto che l’universo è immensamente più grande di quanto si fosse immaginato fino ad allora. La nostra Via Lattea non è l’intero universo, ma soltanto una delle tante galassie esistenti. Anche Andromeda, ritenuta per anni una semplice nebulosa, si rivela essere un’enorme galassia simile alla nostra. Il suo aspetto sfocato è dovuto soltanto all’enorme distanza che ci separa da essa.
A rendere possibile questa scoperta è il lavoro dell’astronoma Henrietta Swan Leavitt, che alcuni anni prima aveva studiato le cosiddette Cefeidi: stelle pulsanti la cui luminosità varia periodicamente. Leavitt scopre una relazione fondamentale tra il periodo di pulsazione e la luminosità reale della stella. In questo modo le Cefeidi diventano una sorta di “candela standard” cosmica: osservando quanto appaiono luminose dalla Terra, è possibile risalire alla loro distanza.
Ed è proprio una Cefeide osservata in Andromeda che permette a Hubble di scoprire che la galassia si trova a circa 2,5 milioni di anni luce dalla Terra; è persino una delle galassie più vicine a noi. Oggi sappiamo che nell’universo osservabile ne esistono centinaia di miliardi.
Il 15 marzo 1929 Hubble pubblica uno studio destinato a cambiare per sempre la nostra visione del cosmo. Analizzando un campione di ventiquattro galassie, confronta la loro distanza dalla Terra con la velocità con cui sembrano allontanarsi.
Le velocità radiali erano state misurate negli anni precedenti dall’astronomo Vesto Slipher attraverso lo studio della luce proveniente dalle galassie. Slipher osserva che le righe spettrali della loro luce risultano spostate verso il rosso: un fenomeno noto come redshift. È lo stesso effetto che si verifica quando il suono di una sirena cambia tonalità mentre un’ambulanza si allontana. Nel caso della luce, invece del suono, ad “allungarsi” sono le lunghezze d’onda luminose, spostandosi verso il rosso. Questo indica che le galassie si stanno allontanando da noi.
I dati raccolti da Hubble stabiliscono una relazione sorprendente tra distanza e velocità: più una galassia è lontana, maggiore è la sua velocità di recessione. Questa proporzionalità è nota oggi come “legge di Hubble” e la sua interpretazione comporta la dilatazione dello spazio stesso.
Per capire di cosa si tratta possiamo immaginare la superficie di un palloncino che si gonfia. Se disegniamo alcuni punti sulla sua superficie, vedremo che durante l’espansione ogni punto si allontana dagli altri. E più i punti sono distanti tra loro, più rapidamente aumenta la loro separazione. Nessun punto occupa una posizione privilegiata: da qualunque punto si osservi il fenomeno, tutti gli altri sembreranno allontanarsi. I punti sono le galassie e la membrana elastica del palloncino è lo spazio che si dilata.
Per la prima volta, ciò che Alexander Friedmann aveva previsto matematicamente risolvendo l’equazione di campo della Relatività Generale trova una conferma osservativa nel cielo reale. E tra i primi a comprendere la portata rivoluzionaria della scoperta c’è proprio Albert Einstein che nel 1931 raggiunge Hubble all’osservatorio di Mount Wilson per rendergli omaggio. Esamina personalmente i dati e riconosce che l’universo statico, difeso per anni attraverso la costante cosmologica, non può più sopravvivere. L’universo non è immobile.
E se oggi lo vediamo espandersi, allora, ragionando a ritroso, deve essere esistito un tempo in cui tutta la materia e l’energia del cosmo erano concentrate in uno stato estremamente denso e caldo. Nasce così l’idea moderna di un’origine dell’universo: un inizio cosmico collocato a circa 13,8 miliardi di anni fa.
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