La luce è la cosa più veloce che conosciamo.
È così veloce che misuriamo enormi distanze
con il tempo necessario alla luce a percorrerle.
In un anno, la luce viaggia 9 660 000 000 000 miglia,
una distanza che chiamiamo anno luce.
Per darvi un'idea di quanto sia lontano,
la Luna, che gli astronauti ci hanno messo quattro giorni a raggiungere,
è solo a un secondo luce dalla Terra.
Nel frattempo, la stella più vicina oltre al nostro Sole è Proxima Centauri,
a 4,24 anni luce.
La nostra Via Lattea è grande circa 100 000 anni luce.
La galassia più vicina alla nostra, Andromeda,
è a circa 2,5 milioni di anni luce.
Lo spazio è incredibilmente vasto.
Ma.. un momento: come sappiamo quanto sono lontane le galassie?
Dopotutto, quando osserviamo il cielo, la visione è piatta, bidimensionale.
Puntando il dito ad una stella, non si può dire quanto sia lontana,
allora come fanno gli astrofisici a capirlo?
Per gli oggetti che sono molto vicini,
si può usare un concetto chiamato parallasse trigonometrica.
È un'idea abbastanza semplice.
Facciamo un esperimento.
Alzate il pollice e chiudete l'occhio sinistro.
Ora, aprite l'occhio sinistro e chiudete l'occhio destro.
Il pollice sembrerà muoversi,
mentre gli oggetti più distanti sullo sfondo non si saranno mossi.
Lo stesso concetto si applica quando osserviamo le stelle,
ma le stelle distanti sono molto più distanti della lunghezza del braccio,
e la Terra non è molto grande,
quindi anche avendo diversi telescopi lungo l'equatore,
non vedrete molto dallo spostamento della posizione.
Invece, si guardano i cambiamenti della posizione delle stelle su sei mesi,
il punto a metà strada dell'orbita della Terra intorno al sole.
Quando misuriamo la posizione relativa delle stelle in estate,
e poi di nuovo in inverno, è come guardare con l'altro occhio.
Le stelle vicine sembrano muoversi sullo sfondo
delle stelle e galassie più distanti.
Ma il metodo funziona solo per oggetti a poche migliaia di anni luce.
Oltre la nostra galassia, le distanze sono così grandi
che nemmeno gli strumenti più sensibili rilevano la parallasse.
Dobbiamo quindi affidarci a un metodo diverso,
usando indicatori che chiamiamo candele standard.
Le candele standard sono oggetti di cui conosciamo bene
la luminosità.
Per esempio, se sapete quanto luminosa è una lampadina,
e chiedete a un amico di tenere la lampadina e allontanarsi,
sapete che la quantità di luce che ricevete dall'amico
diminuirà in base al quadrato della distanza.
Quindi confrontando la quantità di luce ricevuta
con quella intrinseca della lampadina,
si può dire quanto lontano è l'amico.
In astronomia, la nostra lampadina diventa una stella particolare
chiamata variabile cefeide.
Queste stelle sono internamente instabili,
come un palloncino che si gonfia e si sgonfia in continuazione.
E dato che l'espansione e la contrazione causano variazioni di luminosità,
possiamo calcolare la loro luminosità misurando il periodo di questo ciclo,
con le stelle più luminose che cambiano più lentamente.
Confrontando la luce emessa da queste stelle
con la luminosità intrinseca calcolata in questo modo,
possiamo dire quanto sono lontane.
Sfortunatamente, la storia non finisce ancora qui.
Possiamo distinguerle solo fino a 40 000 000 anni luce,
dopodiché diventano troppo sfuocate.
Fortunatamente abbiamo un altro tipo di candele standard:
la famosa supernova di tipo 1a.
Le supernovae, gigantesche esplosioni, sono una delle morti stellari.
Sono esplosioni talmente luminose
da oscurare le galassie quando si verificano.
Anche se non riusciamo a vedere le singole stelle di una galassia,
possiamo comunque vedere le supernovae quando si verificano.
E le supernova di tipo 1a possono essere usate come candele standard,
perché quelle intrinsecamente luminose svaniscono più lentamente.
Comprendendo questa relazione
tra luminosità e tasso di declino,
grazie alle supernovae calcoliamo le distanze
fino a diversi miliardi di anni luce.
Ma perché è importante vedere oggetti così lontani?
Ricordate quando veloce viaggia la luce.
Per esempio, la luce emessa dal Sole ci metterà otto minuti a raggiungerci,
il che significa che la luce di adesso mostra com'era il Sole otto minuti fa.
Guardando il Grande Carro,
vedete com'era 80 anni fa.
E queste galassie a macchie?
Sono distanti milioni di anni luce.
Ci sono voluti milioni di anni perché quella luce arrivasse a noi.
L'Universo stesso è, in qualche modo, una macchina del tempo.
Più indietro riusciamo a guardare, più giovane è l'Universo che esploriamo.
Gli astrofisici cercano di leggere la storia dell'Universo,
e capire come e da dove veniamo.
L'Universo ci invia costantemente informazioni sotto forma di luce.
Tutto quel che ci resta da fare è decodificarla.