Andromeda – Da nebulosa a galassia

La parola galassia deriva dalla parola greca galaxias che significa lattiginoso, che era il termine greco antico per indicare la Via Lattea, quella fascia indistinta di stelle visibile nel cielo notturno in zone che non soffrono di troppo inquinamento luminoso. Oggi la galassia è usata come termine generale per i gruppi molto grandi di stelle sparse nell’universo. Le stime attuali del numero totale di galassie vanno da 2×1011 a 2×1012 o anche più. Di fronte a questi grandi numeri è spesso facile dimenticare che meno di cento anni fa pensavamo ancora che la nostra galassia, la Via Lattea, fosse l’intero universo. Questo cambiò il 1° gennaio 1925 quando H.N. Russell lesse un articolo di Edwin Hubble all’Associazione Americana per il Progresso della Scienza, che stabiliva che le nebulose a spirale erano in realtà galassie separate. Il percorso attraverso la storia dell’astronomia che porta a quell’articolo epocale del 1925 risale a quasi mille anni fa e in quello che segue delineerò brevemente alcune delle stazioni importanti, quasi tutte riguardanti la nostra vicina galattica Andromeda, lungo quel percorso.

La parola nebulosa deriva dal latino e significa nuvola, nebbia, fumo, vapore, esalazione, come potete vedere la definizione è abbastanza nebulosa. In astronomia può essere fatta risalire alla Mathēmatikē Syntaxis di Tolomeo o come è più comunemente conosciuto L’Almagesto. In quest’opera fondatrice dell’astronomia occidentale Tolomeo elenca un totale di sei nebulose astronomiche senza dare loro grande attenzione. Tutte le nebulose di Tolomeo erano infatti ammassi stellari indistinti troppo lontani per essere risolti ad occhio nudo. La prima nebulosa vera e propria, la nebulosa di Andromeda, fu registrata dall’astronomo persiano Abd al-Rahman al-Sufi, di solito indicato solo come Al Sufi, nel suo Libro delle Stelle Fisse (arabo: kitab suwar al-kawakib) intorno al 964 d.C. Egli descrive e illustra la nebulosa di Andromeda come una piccola nuvola davanti alla bocca della costellazione araba del Pesce.

Tra le altre sue prime osservazioni telescopiche Galileo mostrò che le nebulose tolemaiche si risolvevano in molte stelle invisibili quando venivano viste al telescopio. Nel 1612, tuttavia, fu il rivale telescopico di Galileo, Simon Marius, che per primo rivolse il suo telescopio sulla nebulosa di Andromeda e vide che non si risolveva in stelle quando veniva vista attraverso le sue lenti telescopiche. Nel suo Mundus Iovialis (1614) Marius descrisse ciò che vide come segue:

Tra questi il primo è che con il cannocchiale, dal 15 dicembre 1612 ho scoperto e osservato una stella fissa con una certa forma meravigliosa che non trovo in tutto il cielo. Si trova vicino alla terza e più settentrionale nella cintura di Andromeda. Senza lo strumento la stessa si vede come una specie di nuvoletta; e con lo strumento non si vedono stelle distinte come nella stella nebulare del Cancro e in altre stelle nebulari, ma piuttosto solo raggi bianchi, che più si avvicinano al centro più brillano; nel centro c’è una luce spenta e pallida; e il suo diametro è circa un quarto di grado. Circa la stessa brillantezza appare quando si osserva una candela luminosa attraverso una lanterna chiara da una lunga distanza.

La ricerca sulle nebulose è nata nel XVIII secolo con il lavoro del cacciatore di comete francese Charles Messier (1730-1817). Al fine di rendere più facile per i cacciatori di comete distinguere i potenziali avvistamenti di comete da altri oggetti indistinti e nebulosi nel cielo notturno, Messier iniziò a compilare un catalogo delle posizioni e dell’aspetto di tutti questi oggetti che aveva rilevato durante le sue veglie notturne. La sua opera, la cui versione finale fu pubblicata nel 1781 ed è ora conosciuta come il Catalogo Messier, contiene una lista di 110 oggetti Messier, a suo tempo nebulose e ammassi stellari. Gli oggetti Messier sono oggi noti per essere 39 galassie, 5 nebulose planetarie, 7 altri tipi di nebulose e 55 ammassi stellari. La nebulosa di Andromeda, la cui scoperta Messier, ignorando il libro di Al Sufi, attribuisce falsamente a Marius, è l’oggetto Messier M31.

Anche se il catalogo di Messier fu compilato per aiutare i cacciatori di comete a differenziare le potenziali comete da altri deboli oggetti celesti, è solitamente considerato un primo esempio della cosiddetta astronomia del cielo profondo, cioè lo studio di oggetti ben al di fuori del sistema solare. L’uomo che per primo praticò sistematicamente l’astronomia del cielo profondo fu William Herschel, che insieme a sua sorella Caroline, mappò metodicamente il cielo quadrante per quadrante registrando con il suo telescopio riflettente da 20 piedi tutti gli oggetti non stellari che poteva trovare. Caroline e lui registrarono 2400 nebulose in tre cataloghi.

Hanno classificato gli oggetti che hanno registrato in otto classi: (I) nebulose luminose, (II) nebulose deboli, (III) nebulose molto deboli, (IV) nebulose planetarie, (V) nebulose molto grandi, (VI) ammassi di stelle molto compressi e ricchi, (VII) ammassi compressi di stelle piccole e grandi e (VIII) ammassi di stelle grossolanamente sparse. Ampliato da suo figlio e più tardi da John Dreyer, il catalogo di Herschel divenne il Nuovo Catalogo Generale (NGC) di 7840 oggetti del cielo profondo nel 1888. La numerazione NGC è ancora usata per la maggior parte degli oggetti ivi registrati. Nel 1785 Herschel osservò una debole tonalità rossastra nella regione centrale di Andromeda. Egli credeva che Andromeda fosse la più vicina di tutte le grandi nebulose.

Nel 1750 l’astronomo inglese Thomas Wright (1711-1786) pubblicò la sua An Original Theory on New Hypothesis of the Universe in cui fu il primo a descrivere correttamente la forma della Via Lattea. Ha anche ipotizzato che le deboli nebulose fossero in realtà galassie lontane. Tuttavia, i suoi pensieri molto perspicaci rimasero speculazioni che non fu in grado di verificare.

Interessante notare che le sue speculazioni furono riprese dal filosofo tedesco Immanuel Kant (1724-1804) e ulteriormente sviluppate nel suo anonimo Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Storia naturale universale e teoria del cielo) (1755). All’epoca né le teorie di Wright né quelle di Kant ricevettero molto credito, ma col senno di poi entrambe sono state elogiate per la loro perspicacia.

Nel 1850, William Parsons, utilizzando il più grande telescopio riflettente costruito nel XIX secolo il Leviathan di Parsonstown, fu in grado di identificare per la prima volta la struttura a spirale della nebulosa di Andromeda. Questa fu solo una di una serie di nebulose a spirale, in realtà galassie, che fu in grado di identificare.

Nel 1864 William Huggins, un pioniere della spettroscopia stellare, notò che lo spettro di Andromeda differisce da quello di una nebulosa gassosa. Lo spettro, come osservato da Huggins, aveva le stesse caratteristiche dello spettro delle singole stelle portandolo a concludere che Andromeda era di fatto di natura stellare.

Abbiamo già fatto molta strada dalla prima registrazione di Al Sufi di una piccola nuvola. Nel 1887, Isaac Roberts, che pensava che le nebulose a spirale fossero sistemi solari in via di formazione, scattò la prima fotografia in assoluto di Andromeda.

Nel 1912 l’astronomo americano, Vesto Slipher, misurò la velocità di rotazione di Andromeda usando la spettroscopia a 300 chilometri al secondo, la più alta velocità ancora misurata.

Nel 1917 Heber Curtis osservò una nova in Andromeda e ne scoprì altre undici nella documentazione fotografica. Queste erano in media dieci magnitudini più deboli delle altre osservate nel cielo. Sulla base di questi dati stimò che Andromeda fosse distante 500.000 anni luce. Curtis propose ora l’ipotesi degli universi isola, cioè che le nebulose a spirale siano in realtà galassie indipendenti.

Il 26 aprile 1920 Heber Curtis e Harlow Shapley tennero il cosiddetto grande dibattito allo Smithsonian Museum of Natural History sulla natura delle nebulose a spirale. Curtis sosteneva che erano galassie lontane e indipendenti, Shapley che erano molto più piccole e molto vicine e quindi all’interno della galassia della Via Lattea, che era l’intero universo. Questo dibattito sollevò la questione alla questione prioritaria in astronomia.

Nel 1922 Ernst Öpik misurò la distanza di Andromeda usando la velocità delle stelle. La sua stima era di 1.500.00 anni luce.

Come ho detto nel paragrafo di apertura Edwin Hubble ha finalmente risolto la questione quando ha misurato la distanza di Andromeda utilizzando le stelle variabili Cefeidi e ha dimostrato definitivamente che Andromeda non era una nebulosa all’interno della Via Lattea ma una galassia separata. Con questo risultato nacque l’era dell’astronomia galattica.

Di interesse il metodo di determinare le distanze usando le Cefeidi fu sviluppato da Henrietta Swan Leavitt, uno dei computer di Harvard, indagando migliaia di stelle variabili nelle Nubi di Magellano nel 1908; pubblicò i suoi risultati nel 1912.

La storia del viaggio storico di Andromeda dalla nebulosa di Al Sufi alla galassia di Curtis illustra molto bene come la conoscenza scientifica cresce nel tempo con generazioni di ricercatori con diversi interessi e motivazioni che contribuiscono direttamente e indirettamente a tale crescita.

Post modificato 11 gennaio 2018