Cosa possiamo imparare dalle galassie lontanissime

In un discorso divertente e stimolante, l'adolescente Henry Lin guarda a qualcosa di inaspettato nel cielo: i lontani ammassi di galassie. Studiando le proprietà delle parti più grandi dell'universo, afferma il vincitore del premio Intel Science Fair, possiamo imparare molte cose sui misteri scientifici nel nostro mondo e nella nostra galassia.

Queste sono delle immagini
di ammassi di galassie.

Sono proprio quello
che suggerisce il loro nome.

Sono queste enormi serie di galassie,

tenute insieme
dalla reciproca attrazione gravitazionale.

Quindi la maggior parte dei puntini
che vedete sullo schermo

non sono singole stelle,

ma insiemi di stelle, o galassie.

Adesso, mostrandovi alcune di queste immagini,

spero noterete subito che

gli ammassi di galassie
sono questi bellissimi oggetti,

ma, soprattutto,

credo che gli ammassi di galassie
siano misteriosi,

sorprendenti,

e utili.

Utili in quanto laboratori più potenti dell'universo.

Ed essendo dei laboratori,
descrivere gli ammassi di galassie

significa descrivere gli esperimenti

che vi si possono fare.

Credo che ce ne siano quattro tipi principali

e il primo tipo che voglio descrivervi

è senza dubbio il più grande.

Ma grande quanto?

Beh, ecco un'immagine
un particolare ammasso di galassie.

È così imponente che la luce,
attraversandolo,

viene piegata, distorta

dall'estrema forza di gravità
di questo ammasso.

E, infatti, se guardate molto attentamente

potrete vedere degli anelli
intorno a questo ammasso.

Per darvi un numero,

questo particolare ammasso di galassie

ha una massa
di oltre un milione di miliardi di soli.

È semplicemente sconvolgente
quanto possano diventare enormi questi sistemi.

E oltre alla massa,

hanno anche questa caratteristica:

sono essenzialmente dei sistemi isolati,

quindi, se vogliamo, possiamo pensarli

come a una versione
in scala ridotta dell'intero universo.

E molte delle domande che ci poniamo

sull'universo in larga scala,

tipo "come funziona la gravità?"

potrebbero trovare risposta
studiando questi sistemi.

Quindi, questo era molto grande.

Il secondo è molto caldo.

Ok, se prendo un'immagine
di un ammasso di galassie,

e sottraggo tutta la luce prodotta dalle stelle,

ciò che resta
è questa grande macchia blu.

Questa è in falsi colori.

In realtà quella che stiamo vedendo
è una luce a raggi X.

La domanda è: se non sono le galassie,

cos'è che emette questa luce?

La risposta è gas incandescente,

gas a milioni di gradi

infatti è plasma.

E il motivo per cui è così caldo

ci rimanda alla slide precedente.

L'estrema forza di gravità di questi sistemi

accelera le particelle di gas,
facendole muovere a grande velocità

e grande velocità significa alte temperature.

Questa è l'idea principale,

ma la scienza è una bozza.

Ci sono molte proprietà di base
di questo plasma

che ancora ci confondono,

ci lasciano perplessi,

e mettono alla prova
la nostra comprensione

della fisica del calore.

Terzo passo: indagare il più piccolo.

Per spiegarvelo, ho bisogno di dirvi

una cosa piuttosto inquietante.

La maggior parte della materia dell'universo

non è fatta di atomi.

Vi hanno mentito.

La maggior parte è fatta
di qualcosa di molto, molto misterioso,

che noi chiamiamo materia oscura.

La materia oscura è qualcosa
a cui non piacciono molto le interazioni,

se non attraverso la forza di gravità,

e di cui, ovviamente, vorremmo imparare di più.

Un fisico delle particelle,

vorrebbe sapere cosa accade
quando infrangiamo le cose una contro l'altra.

E la materia oscura non è un'eccezione.

Come facciamo?

Per rispondere a questa domanda

dovrò farne un'altra,

cioè: cosa succede
quando gli ammassi di galassie collidono?

Ecco un'immagine.

Poiché gli ammassi di galassie sono porzioni

rappresentative dell'universo,
versioni in scala ridotta.

Sono composti per la maggior parte
da materia oscura

ed è quello che vedete
in questo viola azzurrognolo.

Il rosso rappresenta il gas incandescente,

e ovviamente potete vedere molte galassie.

Ciò che si è verificato
è un'accelerazione delle particelle

in scala molto, molto grande.

E questo è molto importante,

perché significa
che effetti molto, molto piccoli,

che sarebbero difficili
da rilevare in laboratorio,

potrebbero combinarsi

fino a creare qualcosa
che possiamo osservare in natura.

È molto divertente.

Il motivo per cui gli ammassi di galassie

possono insegnarci qualcosa sulla materia oscura,

il motivo per cui gli ammassi di galassie

possono insegnarci qualcosa
sulla fisica dell'infinitamente piccolo,

è esattamente il motivo per cui
sono così grandi.

Quarto passo: la fisica del caos.

Certamente quello che ho detto finora è pazzesco.

Ok, se c'è qualcosa di ancora più strano

credo che sia l'energia oscura.

Se lancio una palla in aria,

mi aspetto che vada verso l'alto.

Quello che non mi aspetto
è che vada verso l'alto

a una velocità sempre crescente.

In maniera analoga,
i cosmologi capiscono perché

l'universo sia in espansione.

Non capiscono perché sia in espansione

a una velocità sempre crescente.

Danno un nome alla causa

di questa espansione accelerata,

e la chiamano energia oscura.

E, di nuovo, vogliamo saperne di più.

Così, una precisa domanda che ci poniamo è:

come influisce l'energia oscura sull'universo

su larga scala?

Dipende da quanto è forte,

forse dalla struttura che si forma
più velocemente o più lentamente.

Bene, il problema con la struttura a larga scala

dell'universo è che è terribilmente complicata.

Questa è una simulazione al computer.

E abbiamo bisogno di un modo per semplificarla.

Mi piace pensare a questo usando un'analogia.

Se voglio comprendere
il naufragio del Titanic,

la cosa più importante da fare

non è riprodurre le posizioni

di ogni singolo pezzetto della nave che si è rotto.

La cosa più importante da fare

è tracciare le due parti più grandi.

Allo stesso modo,
posso imparare tanto sull'universo

in larga scala

tracciando i suoi pezzi più grandi

e questi pezzi più grandi
sono gli ammassi di galassie.

Allora, in conclusione,

potreste sentirvi leggermente imbrogliati.

Voglio dire, ho iniziato parlando di quanto

siano utili gli ammassi di galassie

e ne ho dato le motivazioni,

ma qual è effettivamente il loro uso?

Beh, per rispondere a questo

voglio citarvi una frase di Henry Ford

che pronunciò quando gli chiesero
delle automobili.

Disse così:

"Se avessi chiesto alle persone cosa volevano,

mi avrebbero detto cavalli più veloci."

Oggi, tutti noi in quanto società affrontiamo

molti problemi difficili.

E le soluzioni a questi problemi
non sono ovvie.

Non sono cavalli più veloci.

Richiederanno un'enorme dose

di ingenuità scientifica.

Quindi sì, dobbiamo concentrarci,

sì, dobbiamo sforzarci,

ma dobbiamo anche ricordare

che innovazione, ingenuità, ispirazione,

queste cose

arrivano quando allarghiamo
il nostro campo visivo,

quando facciamo un passo indietro,

quando abbiamo una visione d'insieme.

E non riesco a pensare ad una maniera migliore
di fare tutto questo

se non studiando l'universo intorno a noi. Grazie.

(Applausi)