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Universo,
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Cosa è l'Astrofisica
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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.
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L'astronomia è la scienza che studia le posizioni relative, il moto,
la struttura e l'evoluzione degli astri.
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Dalla definizione appare chiaro che studiando posizioni e moto, l'astronomia
comprende branche quali meccanica celeste
e astrometria, mentre d'altro lato - studiando struttura ed evoluzione
- arriva a comprendere anche astrofisica e cosmologia
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L'astrofisica è la parte di astronomia che studia la fisica e l'evoluzione
delle diverse componenti dell'Universo.
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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.
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la nascita dell'astrofisica
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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 giù 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 da Wollaston. Le righe, più
di 600, erano le stesse viste nello spettro della Luna e dei pianetie di stelle
come Capella, Polluce e Procione. Sirio e Castore,
invece, denotavano righe differenti.
E' proprio con l'analisi spettrale
che ha inizio l'astrofisica.
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