Hubble e la scoperta dell'universo

Hubble: la scoperta dell’universo

Ascanio G. Anno scolastico 2009/2010 Collegio Villoresi San Giuseppe.

Materie coinvolte: Scienze e Fisica 5° Liceo Scientifico B.

Premessa metodologica

Perché

Fin da bambino il fascino verso quei puntini luminosi che adornavano uno sfondo nero mi portò a cercare, a indagare le realtà che si nascondevano e si nascondono tutt’ora nel creato. La curiosità, fattore caratteristico della specie umana, mi ha dunque portato ad una conoscenza vera, non più basata sulla immaginazione come da bambino, bensì fondata su un approccio più scientifico.

Dopo letture di autori quali Antonio Zichichi e la conoscenza dell’astronoma Margherita Hack, nonostante fossi solamente dodicenne crebbe una passione che continua tutt’ora. Proprio per questo motivo, scoperto il progetto Hubble, ideato dalla NASA, uno dei più avveniristici nella storia della scienza, iniziai a seguirlo pian piano.

Trovo che lo studio dell’universo e il lavoro che sta facendo la NASA siano di estrema importanza per comprendere cosa sia veramente l’uomo e la dimensione in cui vive. Proprio per questo motivo ho deciso di condividere e approfondire una parte di questa mia passione in un momento come la maturità.

L’astronomia, forse la scienza più antica, iniziò agli albori della nascita dell’uomo. Il desiderio di conoscere le verità, di studiare i corpi celesti si perde nell’alba dei tempi. Agli inizi l’astronomia coincideva con l’astrologia, rappresentando dunque uno strumento di potere e controllo che nelle società più antiche era detenuto dagli stregoni.

Solo in un secondo momento questo studio fu utilizzato e necessario per misurare il tempo in modo preciso. Di ciò ne sono una dimostrazione i Maya, che idearono un calendario basandosi sulla posizione della Terra e del Sole nello spazio. Non a caso la famosa data 21 dicembre 2012 rappresenta la fine di un’era che corrisponde ad un allineamento particolare del Sole e della Terra nel sistema solare.

Il calendario maya però non ha la capacità di prevedere andamenti ciclici come le stagioni, che altri calendari come quello romano riescono a prevedere. La possibilità di calcolare il tempo fu una innovazione di estrema importanza per lo sviluppo dell’uomo, infatti permise all’agricoltura un notevole sviluppo poiché l’uomo per la prima volta poté seminare, arare, coltivare programmando la propria attività in anticipo.

L’astronomia con l’aiuto dell’astrologia e della religione fu un fattore fondamentale per detenere potere e controllo, basti pensare agli egizi che idearono Ra, il dio sole di cui, si scrisse, alcuni faraoni sono i figli, oppure alcuni culti pagani celebravano la venuta del sole come la sua vittoria nei confronti della notte.

Lo studio degli astri però cambiò in modo radicale quando Galileo, per la prima volta, guardò la volta celeste attraverso l’uso di lenti che col tempo diventarono telescopi. Non solo, Galileo adottò un metodo nuovo per osservare la natura, il metodo scientifico.

Questi due fattori, lenti e metodo galileiano (scientifico), permisero all’uomo di compiere grandi scoperte su ciò che veramente è l’universo.

L’astronomia, come di per sé tutta la scienza, non si sviluppò solamente per fini pratici, come un tempo lo fu per l’agricoltura e la religione, ma anche per un’indole che è tipica dell’uomo: la curiosità.

La curiosità infatti è quel fattore che permise all’uomo il suo sviluppo nella storia e alla scienza il suo progresso. Questo è testimoniato dagli astrofili, per esempio, che studiano, osservano, scandagliano la volta celeste solo per passione senza fini pratici ed economici.

Hubble infatti rappresenta questo: da una parte quella ricerca scientifica che porta l’uomo a un continuo miglioramento di sé e del suo modo di approcciarsi con il mondo, dall’altra quella curiosità tipica dell’uomo che ambisce a conoscere i segreti dell’universo.

Come

Per approfondire Hubble e l’universo ho agito in questo modo:

• Ricerca di informazioni utili, curiosità e storia del telescopio sul sito dell’Hubble Space Telescope.
• Approfondimento dell’evoluzione stellare su libri di testo e internet.
• Ricerca sulle onde elettromagnetiche, i corpi neri e lo spettro.
• Approfondimento su uno degli esperimenti di Hubble: l’Ultra Deep Field (HUDF).
• Esposizione finale: mappa concettuale.

Mappa concettuale

Hubble e l’universo

Scienze: studiare le stelle e la loro nascita per comprendere lo studio di Hubble.

Fisica: la radiazione elettromagnetica come elemento attraverso cui è possibile osservare il cosmo.

Bibliografia

http://www.hubblesite.org/

http://www.astrofili.org/

Fisica percorsi e metodo 3. Di J. D. Wilson e A. J. Buffa.

Il nostro universo. Di Leonida Rosino.

Hubble

Dall’alba dei tempi l’uomo ha sempre provato un incredibile fascino verso l’ignoto, attribuendone significati divini o metafisici per darne una spiegazione. Allo stesso modo il cielo stellato è stato un elemento di grande curiosità, tanto che la maggior parte delle civiltà antiche, attraverso lo studio e il mito, iniziarono a conoscerlo pian piano.

Questo studio che iniziò con la nascita dell’uomo prosegue anche oggi, seppur con strumenti differenti. Nel 1990 il lancio del Telescopio Spaziale Hubble rappresenta appunto ciò, il proseguimento di questo incredibile viaggio verso l’ignoto dove ogni piccolo passo rappresenta una grande scoperta.

Cambiare astronomia

Le scoperte di Hubble hanno trasformato il modo con cui gli scienziati guardano il cosmo. La sua capacità di mostrare l’universo in dettaglio è senza precedenti. Ha validato molte teorie sull’universo e ne ha anche suscitato di nuove, chiarendo il percorso per gli astronomi del futuro.

Tra le sue molte scoperte, Hubble ha rivelato l’età dell’universo a circa 13-14 miliardi di anni, un dato molto più accurato rispetto ai precedenti secondo cui l’origine del tutto sarebbe avvenuta da 10 a 20 miliardi di anni fa.

Inoltre Hubble ha giocato un ruolo decisivo nella scoperta dell’energia oscura, una forza misteriosa che provoca l’espansione dell’universo in accelerazione.

Hubble ha mostrato agli scienziati galassie in tutte le varie fasi di evoluzione, anche le “galassie bambino” che sono vissute quando l’universo era ancora giovane, aiutandoli a capire come le galassie si formano.

Ha trovato dischi protoplanetari, gas e polveri attorno a molte stelle, cause della formazione di nuovi pianeti, come il nostro per esempio, che è nato nel medesimo modo. E questi sono solo una manciata dei suoi numerosi contributi all’astronomia.

L’enorme quantità di astronomia sulla base di osservazioni di Hubble ha anche contribuito a renderlo uno dei più importanti osservatori della storia. Più di 6000 articoli scientifici sono stati pubblicati sulla base dei dati di Hubble.

Perché un telescopio spaziale?

Il telescopio spaziale Hubble è la soluzione diretta ad un problema che perseguita i telescopi a partire dalla loro invenzione: l’atmosfera.

Infatti ci sono delle sacche d’aria nell’atmosfera terrestre che distorcono la vista dei telescopi a terra. Non importa quanto grandi o tecnologicamente avanzati siano questi telescopi, questa “distorsione atmosferica” rimane e, inoltre, è la ragione per cui le stelle sembrano scintillare quando si guarda verso il cielo (fenomeno causato dalla rifrazione atmosferica).

L’atmosfera assorbe determinate lunghezze d’onda delle radiazioni, come gli ultravioletti, i raggi gamma e i raggi X, prima che possano raggiungere la Terra.

Gli scienziati però, spinti dal loro desiderio di conoscenza, devono studiare il cosmo nella sua interezza e questo, dalla Terra, non è possibile. Allora, gli scienziati hanno deciso di evitare questi problemi inserendo il telescopio 569 km sopra la superficie della Terra.

Come funziona

Ogni 97 minuti Hubble compie un giro attorno alla Terra, si muove alla velocità di circa cinque chilometri al secondo, abbastanza veloce per attraversare gli Stati Uniti in circa 10 minuti.

Mentre viaggia, lo specchio di Hubble cattura la luce e la dirige nei vari strumenti scientifici con cui è equipaggiato.

Hubble è un tipo di telescopio conosciuto come un riflettore Cassegrain. La luce colpisce lo specchio principale del telescopio, o specchio primario, che rimbalza e incontra uno specchio secondario.

Lo specchio secondario concentra la luce in un foro nel centro dello specchio primario che conduce agli strumenti scientifici del telescopio.

Spesso le persone credono erroneamente che la potenza di un telescopio risieda nella sua capacità di ingrandire gli oggetti. Il lavoro dei telescopi in realtà è raccogliere più luce di quella che l’occhio umano è in grado di percepire.

Più è grande lo specchio di un telescopio, maggiore è la quantità di luce che può raccogliere, migliore è la sua visione. Lo specchio primario di Hubble è di 2,4 metri di diametro.

Questo specchio è piccolo rispetto a quelli dei telescopi sulla Terra, che possono essere anche di 10 metri e oltre, ma la posizione di Hubble oltre l’atmosfera permette di ottenere una qualità dell’immagine senza precedenti.

Una volta che lo specchio cattura la luce, gli strumenti scientifici di Hubble lavorano insieme o individualmente per permettere una osservazione dettagliata. Ogni strumento è stato progettato per esaminare l’universo in un modo diverso.

La Wide Field Camera 3 (WFC3) vede tre diversi tipi di luce: l’ultravioletto, il visibile e l’infrarosso, anche se non contemporaneamente.