Heber Curtis (a sinistra) e Harlow Shapley (a destra), partecipanti al The Great Debate. La foto del cielo centrale, in negativ, mostra numerose stelle, ma anche molte "sbavature" - incluso un prominente oggetto a forma di conchiglia in basso a destra.

The Great Debate

Chiunque abbia anche una modesta padronanza dell’astronomia sa che l’universo si sta espandendo. Ma non si è mai espanso così tanto come ha fatto un secolo fa.

Tutto ebbe inizio con un piccolo evento pubblico tenutosi il 26 aprile 1920 a Washington, DC, sponsorizzato dalla National Academy of Sciences. Oggi è noto come The Great Debate.

Immagina la nostra conoscenza del cosmo in quel momento. Se avessi seguito un corso di astronomia, non avresti affrontato domande d’esame sulle galassie, perché l’unica galassia che conoscevamo era l’omonima Via Lattea. Era l’intero universo, l’intero caboodle cosmico. Non ti sarebbe stato neppure chiesto di scrivere un saggio sul Big Bang. All’epoca, la maggior parte della gente avrebbe pensato che un termine di due parole fosse un riferimento a un pesante pezzo di artiglieria della prima guerra mondiale.

Ma tre anni dopo, tutto è cambiato. Nel giro di mille giorni, il nostro concetto di cosmo è stato rinnovato a un livello mai visto dai tempi di Copernico.

L’impulso per questa rivoluzione astronomica può sembrare poco impressionante; era una discussione su alcune sbavature sfocate viste nelle foto del cielo profondo. Le macchie avevano una forma a conchiglia, ma quali erano? Ciuffi di gas sparsi nella Via Lattea? Sistemi planetari embrionali? O erano altre Via Lattea – altre galassie o, nella terminologia del tempo, altri universi?

La risposta dipendeva da una migliore conoscenza di due quantità: (1) la dimensione della Via Lattea e (2) la distanza da una o più di queste macchie. Ovviamente, se le macchie sfocate fossero a una distanza inferiore al diametro della Via Lattea, si potrebbe tranquillamente dire che ne facevano parte. 

Le opinioni differivano su entrambi questi numeri. Poiché la controversia è sempre efficace nel riempire un auditorium, la National Academy of Sciences organizzò un dibattito (che erano, in realtà, semplicemente due lezioni back-to-back) contrapponendo Heber Curtis dell’Osservatorio di Lick contro il Mt. Wilson astronomo Harlow Shapley. Era il nord contro il sud della California.

Punti di vista

La tesi di Shapley era che gli astronomi avevano sottovalutato in modo importante le dimensioni della Via Lattea – e che aveva un diametro dieci volte maggiore del valore accettato in quel momento (30.000 anni luce). Credendo che le macchie non potessero sicuramente essere più lontane di 300.000 anni luce di distanza, Shapley sosteneva di essere parte integrante della Via Lattea.

D’altra parte Curtis pensava che le conchiglie sfocate fossero in realtà altri “universi dell’isola” – galassie ben oltre le zone a noi familiari.

Potresti chiederti perché questo è stato un tale enigma. Probabilmente hai poca difficoltà a riconoscere una galassia quando la vedi. Ma torniamo a quei giorni di una volta in cui i telescopi erano piccoli e quando la fotografia astronomica era ancora relativamente poco sofisticata. Qualsiasi lastra astronomica sarebbe stata affollata di stelle e le macchie occasionali sarebbero state per lo più minuscole. Non sarebbe stato facile credere che tutte quelle stelle fossero mille volte più vicine delle macchie.

La chiave, ovviamente, era conoscere le distanze. Ma misurare la lontananza di oggetti distanti più di qualche centinaio di anni luce non è facile. I semplici schemi geometrici introdotti due millenni prima da alcuni intelligenti Greci non funzionavano una volta che li provavi su oggetti al di là del nostro quartiere stellare locale. Dovresti misurare gli angoli con precisione impossibile. Pertanto, era richiesto qualche altro schema per misurare la distanza. Quindi Curtis e Shapley avevano esposto le loro idee migliori, come la dimensione angolare delle sfocature, per fornire indizi su quanto fossero lontane.

La sera del 26 aprile, i due astronomi hanno trascorso poco più di un’ora a contestare la scala dell’universo. Ma non è stato dichiarato “vincitore”. Le migliori osservazioni telescopiche non erano adeguate per decidere.

Fissare le giuste distanze

Tuttavia, presto sono comparsi nuovi dati. Nell’ottobre 1923 Edwin Hubble usò il telescopio Hooker da 100 pollici che era stato da poco completato. Wilson per fare alcune foto ad alta risoluzione della nebulosa di Andromeda, una grande macchia nel cielo invernale. In un momento veramente di illuminazione (eureka!), vi trovò cospicue stelle variabili, stelle che periodicamente si oscurano e si illuminano.
 

L'immagine di Hubble dal telescopio da 100 pollici


Questa era la chiave. Henrietta Levitt, una delle poche donne che lavoravano in astronomia all’epoca, aveva studiato questo tipo di stelle e mostrato che la cadenza delle variazioni era direttamente legata alla luminosità intrinseca delle stelle. Hubble ha presto fissato la distanza dalla nebulosa a 860.000 anni luce. Il suo numero era in qualche modo inferiore alla verità, ma era ancora molto al di là dei limiti della Via Lattea sostenuti da Shapley o da chiunque altro.

Il lavoro di Hubble è stato rivoluzionario. Andromeda era un’altra galassia, un altro “universo”. E così erano tutte le altre macchie di conchiglia. L’universo visibile si estendeva centomila volte più lontano dei picchetti più lontani della Via Lattea. E lo spazio tra loro si stava espandendo, un gonfiore iniziato 13 miliardi di anni fa con il Big Bang.

Un universo tra tanti?

Ora sembra tutto ovvio, e solo gli appassionati di astronomia possono organizzare feste virtuali per commemorare il centenario del Grande dibattito. Ma c’è la possibilità che tu possa vivere per vedere un altro drammatico allargamento del cosmo. Potresti aver sentito il suggerimento che il nostro universo è solo uno dei tanti e che il Big Bang non era unico. Potrebbero esserci un numero enorme di universi paralleli che non possiamo vedere, ma che comunque esistono.

Il comunicato stampa di The Great Debate si intitolava “Quanti universi ci sono?“. Quella domanda apparentemente bizzarra è di nuovo chiaramente pertinente. Se apprendiamo che gli universi paralleli sono un fatto dimostrabile e non solo un’idea intrigante, allora saremo di nuovo testimoni di una grande espansione dei nostri orizzonti cosmici. 

Preparatevi!