L’entità delle distanze tra i corpi celesti ha sempre stupito l’umanità. In questo articolo, forniremo una breve panoramica dei metodi utilizzati per misurare le distanze nello spazio, seguita dalla presentazione di dati numerici che aiuteranno a comprendere la grandezza dell’universo.
Misurare le distanze all’interno del sistema solare
L’unità di misura fondamentale utilizzata nelle distanze astronomiche è l’unità astronomica (AU), che indica la distanza media tra la Terra e il Sole. Fungendo da punto di riferimento fondamentale per le misurazioni interplanetarie, l’UA facilita calcoli precisi delle distanze celesti.
Metodo di parallasse
Per le entità celesti in stretta prossimità all’interno del nostro sistema solare, come pianeti, lune e asteroidi, gli astronomi utilizzano il metodo della parallasse. Questa tecnica sfrutta lo spostamento apparente di un oggetto quando osservato da diversi punti di osservazione. Quantificando l’angolo di parallasse e applicando i principi trigonometrici, è possibile determinare con precisione la distanza dall’oggetto.
Radar
La portata radar rappresenta un metodo inestimabile per misurare le distanze all’interno del sistema solare. Questa metodologia prevede la trasmissione di onde radio verso un corpo celeste e la successiva misurazione del tempo impiegato per il ritorno delle onde. Incorporando la velocità della luce, il tempo di andata e ritorno facilita calcoli precisi della distanza.
Distanze stellari: Proxima Centauri e oltre
L’accertamento delle distanze dalle stelle diventa più difficile a causa delle loro vaste estensioni spaziali. Tuttavia, gli astronomi hanno ideato una moltitudine di metodi su misura per intervalli di distanza specifici, consentendo misurazioni precise delle distanze celesti.
Parallasse trigonometrica
Il metodo della parallasse trigonometrica, simile al suo utilizzo all’interno del sistema solare, viene impiegato per misurare le distanze delle stelle vicine. Questo approccio sfrutta la misurazione dello spostamento apparente nella posizione di una stella come conseguenza del moto orbitale della Terra attorno al Sole. Attraverso una meticolosa osservazione di questo spostamento nel tempo, gli astronomi possono accertare la distanza della stella impiegando i principi fondamentali della trigonometria.
Candele standard
Per determinare le distanze di corpi celesti più remoti, gli astronomi si affidano a candele standard, oggetti che possiedono una luminosità intrinseca nota. Due esempi importanti di candele standard sono le variabili Cefeidi e le supernove di tipo Ia.
Le variabili cefeidi, caratterizzate dalla loro natura pulsante, mostrano regolari fluttuazioni di luminosità. Misurando con precisione il periodo di queste oscillazioni di luminosità, gli astronomi possono accertare la loro luminosità intrinseca, consentendo successivamente stime di distanza attraverso il confronto con la luminosità osservata.
Le supernovae di tipo Ia, risultanti dalla scomparsa esplosiva delle stelle nane bianche, fungono da candele standard affidabili grazie alla loro costante luminosità intrinseca. Confrontando la luminosità osservata delle supernove di tipo Ia con la loro luminosità prevista, gli astronomi possono dedurre con precisione le loro distanze.
Parallasse spettroscopica
Per le stelle situate oltre l’intervallo delle misurazioni della parallasse trigonometrica, viene impiegato il metodo della parallasse spettroscopica.
La parallasse spettroscopica dipende dalla correlazione tra il tipo spettrale di una stella e la sua luminosità intrinseca. Esaminando il colore osservato (tipo spettrale) di una stella e confrontandolo con il colore previsto in base alle sue caratteristiche intrinseche, gli astronomi possono stimarne la distanza.
Distanze galattiche: la Via Lattea e oltre
La misurazione delle distanze all’interno della nostra galassia, della Via Lattea e di altre galassie è un’impresa complessa e impegnativa affrontata dagli astronomi. Date le vaste scale cosmiche coinvolte, la determinazione accurata di queste distanze richiede l’utilizzo di una vasta gamma di metodologie su misura per affrontare le complessità di ciascuna scala di distanza.
Radiazione cosmica di fondo a microonde
La radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), originata dall’universo primordiale, rappresenta un tesoro di informazioni sulle prime fasi dell’evoluzione cosmica.
Analizzando meticolosamente le sottili variazioni di temperatura nella CMB, gli scienziati possono sondare la struttura su larga scala dell’universo e ricavare preziose informazioni sulla sua composizione, evoluzione e caratteristiche spaziali.
Redshift galattico (Spostamento verso il rosso)
Le indagini sul redshift galattico consentono agli astronomi di mappare in modo completo la struttura su larga scala dell’universo e di accertare le distanze tra le galassie. Queste indagini comportano misurazioni sistematiche degli spostamenti verso il rosso di un vasto numero di galassie all’interno di una specifica regione del cielo. Analizzando i modelli dei dati di clustering e redshift, gli astronomi possono costruire mappe tridimensionali, fornendo preziose informazioni sulla distribuzione e le distanze tra le galassie su scala cosmica.
Foto: Aleš Tošovský (Wikimedia) ©️CC BY-SA 3.0
The Concept of Light Year
Nella vasta distesa dell’universo, gli astronomi spesso impiegano un’unità di distanza nota come anno luce per misurare le immense distanze tra gli oggetti celesti.
Innanzitutto, stabiliamo cosa rappresenta un anno luce. Contrariamente al suo nome, un anno luce non è una misura del tempo ma piuttosto una misura della distanza. In particolare, rappresenta la distanza che la luce, viaggiando a una velocità sorprendente di circa 299.792 chilometri al secondo (o circa 186.282 miglia al secondo), può percorrere nell’arco di un anno.
Per cogliere l’entità di questa distanza, immagina un solo anno che passa mentre la luce viaggia senza ostacoli attraverso il vuoto dello spazio. In questo lasso di tempo, la luce può percorrere un’incredibile distanza di circa 9.500.000.000.000 chilometri (o circa 5.900.000.000.000 miglia). Questo arco prodigioso illustra la vastità del cosmo e le immense distanze tra i corpi celesti.
L’uso degli anni luce si rivela indispensabile in astronomia, consentendo agli scienziati di descrivere e quantificare le distanze astronomiche in modo comprensibile. Come unità universale, facilita la comunicazione e aiuta nel confronto di oggetti sparsi in tutto l’universo.
Uno dei principali vantaggi dell’utilizzo degli anni luce è la capacità di misurare le distanze su scala cosmica senza ricorrere a numeri ingombranti. Date le proporzioni colossali del cosmo, esprimere le distanze solo in chilometri o miglia porterebbe a cifre eccessivamente lunghe e poco pratiche. Utilizzando gli anni luce, gli astronomi possono trasmettere in modo sintetico le distanze astronomiche, fornendo una rappresentazione più gestibile e intuitiva.
Inoltre, gli anni luce consentono agli astronomi di stabilire connessioni temporali con oggetti distanti. A causa della velocità finita della luce, l’osservazione dei fenomeni astronomici spesso comporta lo studio della luce che ha impiegato molto tempo per raggiungerci. Ad esempio, quando osserviamo una stella situata a 50 anni luce di distanza, la luce che entra nei nostri telescopi ha viaggiato per 50 anni prima di raggiungerci. In sostanza, percepiamo la stella come appariva 50 anni fa, offrendoci uno sguardo nel passato.
Questo fenomeno svela anche un aspetto affascinante dell’astronomia. Esaminando gli oggetti a varie distanze, gli astronomi possono esaminare l’evoluzione e la dinamica dell’universo nel corso della sua storia. Ad esempio, quando osserviamo una galassia lontana situata a miliardi di anni luce di distanza, assistiamo alla galassia come appariva miliardi di anni fa, garantendoci intuizioni sulle prime fasi dell’universo.
Distanze di alcuni corpi celesti e galassie dalla Terra
Di seguito è riportata una tabella che presenta le distanze medie di vari corpi celesti e galassie dal nostro pianeta natale, la Terra.
| Corpi celestiali | Chilometri (Miglia) |
|---|---|
| Luna | 384.400 (238.900) |
| Venere | 42.000.000 (26.000.000) |
| Marte | 78.000.000 (49.000.000) |
| Mercurio | 92.000.000 (58.000.000) |
| Sole | 150.000.000 (93.000.000) |
| Giove | 629.000.000 (391.000.000) |
| Saturno | 1.280.000.000 (795.000.000) |
| Urano | 2.731.000.000 (1.697.000.000) |
| Nettuno | 4.485.000.000 (2.787.000.000) |
Sulla base di questi dati e ipotizzando che le distanze rimangano costanti, si potrebbe raggiungere la Luna in 53 giorni, Marte in 30 anni e il Sole in 57 anni, viaggiando a una velocità di 300 km/h su una Ferrari. Se dovessi viaggiare verso Nettuno a questa velocità, ci vorrebbero circa 1706 anni. Tuttavia, a causa della variazione della distanza nel tempo, potresti riscontrare un ritardo di diversi secoli.
Se usassi un aereo passeggeri che viaggia a 1000 km/h invece di una Ferrari, potresti raggiungere la Luna in 16 giorni, Marte in 9 anni, il Sole in 17 anni e Nettuno in 512 anni.
Immaginiamo che tu abbia speso tutti i tuoi soldi e costruito un veicolo spaziale simile all’Apollo 10. La velocità massima registrata dall’Apollo 10 era di circa 40.000 km/h. Se trascuriamo il tempo necessario per raggiungere una velocità di 40.000 km/h, si potrebbe raggiungere la Luna in 9,6 ore, Marte in 81 giorni, il Sole in 156 giorni e Nettuno in 13 anni. Tuttavia, come accennato nella frase precedente, questo calcolo si basa sul presupposto che tu raggiunga istantaneamente una velocità di 40.000 km/h, non devii dalla tua rotta, non diminuisca la tua velocità e supponi che la distanza rimanga costante. È uno scenario puramente teorico.
| Stelle | Anni luce |
|---|---|
| Alfa Centauri | 4,34 |
| Sirius | 8,6 |
| Vega | 25 |
| Arcturus | 37 |
| Aldebaran | 65 |
| Canopo | 310 |
| Betelgeuse | 550 |
| Rigel | 860 |
| Deneb | 2600 |
Se volessimo avventurarci oltre il Sistema Solare e viaggiare verso un’altra stella o sistema stellare, le sfide diventerebbero ancora più scoraggianti. La stella più vicina a noi dopo il Sole, Alfa Centauri, dista circa 4,34 anni luce. Sono circa 41 trilioni di chilometri o 26 trilioni di miglia. Sulla base di queste distanze e considerando le velocità sopra menzionate, ci vorrebbero circa 16 milioni di anni per raggiungere Alfa Centauri con una Ferrari, 4,7 milioni di anni con un aereo passeggeri e 117.180 anni con l’Apollo 10.
| Galassie | Anni luce |
|---|---|
| Galassia di Andromeda | 2.500.000 |
| Galassia Ruota di Carro | 500.000.000 |
| Galassia Cometa | 3.200.000.000 |
| Cosmos Redshift 7 | 12.900.000.000 |
Il passo successivo è il viaggio intergalattico. Infatti, quando si ha a che fare con distanze così vaste, questo tipo di analisi diventa estremamente difficile e persino privo di significato. Questo perché l’universo è in continua espansione e con l’aumentare delle distanze intergalattiche, anche il tasso di espansione aumenta proporzionalmente. Pertanto, se consideriamo come riferimento la costante di Hubble, la galassia che vuoi raggiungere con i veicoli sopra citati si allontanerebbe da te più velocemente della velocità del tuo veicolo, e tu non riusciresti mai a raggiungere la tua destinazione (esclusi gli avvicinamenti galassie, come Andromeda). Tuttavia, possiamo ancora fare alcuni calcoli basati sulle distanze attuali per soddisfare la tua curiosità e cogliere l’enormità dell’universo.
La galassia principale più vicina alla Via Lattea è Andromeda, che dista circa 2,5 milioni di anni luce da noi. Sono circa 23.652.000.000.000.000.000 chilometri. Puoi percorrere questa distanza in 9.000.000.000.000 di anni con una Ferrari, 2.700.000.000.000 di anni con un aereo passeggeri o 67.500.000.000 di anni con l’Apollo 10. 67.500.000.000 di anni significa quasi 5 volte l’età dell’universo.
- Stellarium Web Online Star Map, stellarium-web.org
- List of galaxies, Wikipedia English